Курманбаев С.К., Джаманова Г.И.
ЭКОЛОГИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ
ОРГАНИЗАЦИИ ЗАЩИТЫ РАСТЕНИЙ
Учебное пособие
Семей, 2016
ББК
К
УДК
К
Курманбаев С.К., Джаманова Г.И. ЭКОЛОГИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ ОРГАНИЗАЦИИ ЗАЩИТЫ РАСТЕНИЙ. Учебное пособие. Семей, 2016, 202 с
ISBN
Рецензенты:
1. Сарбаев А.Т. – доктор сельскохозяйственных наук профессор
2. Жанадилов А.Ю. - доктор сельскохозяйственных наук, профессор
Учебное пособие «Экологические основы организации защиты растений» посвящено вопросам защиты растений от вредных организмов путем применения обычных экологических, агротехнических приемов.
Главная цель книги – обучение магистрантов сельскохозяйственных вузов, специалистов-практиков эффективным способам агротехнического ведения сельского хозяйства, повышающим рентабельность производства и экологическую безопасность защиты растений. Экологический метод защиты растений – перспективное направление развития сельского хозяйства, выступающее необходимой основой для агротехнического, химического и биологического методов
ББК
УДК
Курманбаев С.К., 2016
Джаманова Г.И., 2016
ГУ им. Шакарима г.Семей, 2016
ВВЕДЕНИЕ
Экологической основой организации защиты растений является агротехнический метод, который традиционно относится к фундаментальным способам воздействия на агроэкосистемы. Его применение повышает эффективность других способов химического, биологического воздействия, обеспечивает рациональное совмещение защиты растений от вредных организмов с охраной окружающей среды. В общей технологии интегрированной защиты растений экологический метод составляет ее экологическую основу.
К достоинствам экологического метода относятся:
- широкий спектр действия практически против всех групп вредных организмов, дешевизна;
- доступность для практического использования всеми товаропроизводителями растениеводческой продукции, начиная от индивидуальных предпринимателей, крестьянских (фермерских) хозяйств и кончая крупными объединениями типа АО, ПК, ТОО;
- безопасность для здоровья человека и окружающей среды;
- совместимость применения с другими способами в составе интегрированной защиты растений, связанных с возделыванием устойчивых и толерантных сортов, применением химических и биологических средств, а также повышение общей биологической, хозяйственной и экономической эффективности систем защитных мероприятий при комплексном применении экологического метода с другими методами защиты растений.
В последние десятилетия достигнуты значительные успехи в развитии экологического метода, который длительное время рассматривался как фон, на котором происходила активная борьба с вредными организмами преимущественно с помощью пестицидов. Признание фундаментальной роли экологического метода носило в значительной мере декларативный характер, так как в отличие от других методов он не был выделен в самостоятельную дисциплину.
Причины такого состояния дел можно свести как минимум к четырем положениям:
- глубоко ошибочному представлению об отсутствии специфики метода. Считается, что агротехника возделывания сельскохозяйственных культур, разрабатываемая специалистами по земледелию и растениеводству в отрыве от биоэкологии вредных организмов, является одновременно и экологическим методом защиты растений;
- недостаточному освещению в литературе механизма воздействия экологических приемов на динамику численности вредных организмов, динамику эпифитотического процесса в агроэкосистемах. Преобладает пассивная фитосанитарная оценка уже разработанных экологических приемов с целью принятия оперативных решений о применении химических или биологических средств защиты растений для "тушения" вспышек эпифитотий и массового размножения вредных организмов (фитофагов, сорняков, фитопатогенов),
- повышенной наукоемкостью метода, требующего синтеза достижений фитопатологии, сельскохозяйственной энтомологии, гербологии, растениеводства, земледелия, эпифитотиологии, экологии и других наук.
Действие экологических приемов на сезонную и многолетнюю динамику численности вредных организмов и эпифитотического процесса рассматривается преимущественно упрощенно. Используется схема: агротехнический прием - развитие или распространенность болезней (численность вредителей) без учета главного: воздействия агротехнических приемов на эволюционно-экологические тактики жизненного цикла вредных организмов (размножения, выживания, трофические связи). При таком подходе исключается возможность целенаправленной интеграции, оптимизации и дифференциации действия агротехнических приемов, которые позволяют экологическому методу приобрести необходимую самостоятельность, эффективность, долговременность и стабильность действия против всего сообщества вредных организмов на уровне агроэкосистем, севооборотов и агроландшафтов;
- отсутствию системного подхода к рассмотрению действия и взаимодействия сообществ вредных организмов на уровне агроэкосистем, увлечению оперативными способами (химическим, микробиологическим) без учета долговременного их последействия. Экосистемный подход, который стал возможен после развития теоретических основ общей экологии примерно в 70-е годы текущего столетия, требует рассмотрения действия агротехнических приемов системно на все сообщество вредных организмов, так как отдельные вредные организмы ведут себя в сообществе иначе, чем в изоляции.
Дисциплина возникла на стыке нескольких научных дисциплин. Сельскохозяйственная фитопаталогия, сельскохозяйственная энтомология, нематодология, гербология дающие знания о составе и биологии вредных организмов (возбудителей болезней, вредителей, сорняков), а селекция и семеноводство, растеневодство, земледелие - о биологии сортов сельскохозяйственных культур, технологии (агротехнике) их возделывания.
Науки экологического профиля - общая экология, эволюционная экология, эпифитотиология отражают взаимосвязь вредных организмов с условиями окружающей среды и повреждаемыми культурами. Окружающая среда вредных организмов в агроэкосистемах создается в значительной мере агротехническими приемами возделывания сельскохозяйственных культур, включая сортовые особенности культуры. Отсюда становится очевидным, что при разработке экологического метода защиты растений от вредных организмов ключевым моментом является реакция вредных организмов на агротехнические приемы возделывания сельскохозяйственных культур, которая проявляется в изменении тактик их жизненного цикла - размножения, выживания, трофических (пищевых) связей. Эти тактики у различных экологических групп вредных организмов (почвенных, наземно-воздушных, семенных, трансмиссивных) изменяются под влиянием агротехнических приемов по-разному.
Метод защиты растений от вредных организмов состоит в применении агротехнических (технологических) приемов для создания условий, с одной стороны, неблагоприятных для проявления тактик жизненного цикла вредных организмов (размножения, выживания, трофических связей), а с другой стороны, - благоприятных условий для функционирования вегетативных и генеративных органов растений, а следовательно, формирования элементов структуры урожая сельскохозяйственных культур при безопасности технологий для человека и окружающей среды.
Магистрант должен знать:
- механизм действия экологических приемов на основные эволюционно - экологические тактики жизнедеятельности (размножения, выживания, трофические связи) и жизненный цикл вредных организмов;
- изменение сезонной и многолетней динамики численности вредных организмов различной биоэкологии (почвенных, или корнеклубневых; наземно-воздушных, или листо-стеблевых; семенных и трансмисивных) под влиянием агротехнических приемов;
- место экологически безопасного метода в системах защитных мероприятий разного уровня сложности, направленных на получение гарантированной урожайности и качества сельскохозяйственной продукции по зонам.
Магистрант должен уметь применить агротехнический метод для решения следующих задач:
- повышения физиологической устойчивости, выносливости (адаптивности) и конкурентной способности растений против вредных организмов;
- подавления (предупреждения) интенсивности размножения, ухудшения выживаемости и ограничения трофических связей вредных организмов в агроэкосистемах;
- задействования механизмов саморегуляции фитосанитарного состояния почвы и посевов в технологиях возделывания сельскохозяйственных культур, при конструировании севооборотов и агроландшафтов;
- обеспечения формирования основных элементов структуры урожая и получения сельскохозяйственной продукции высокого качества, соответствующего требованиям ГОСТов и Сертификатов.
Учебное пособие рассчитано на магистрантов аграрных учебных заведений по агрономическим специальностям. Оно будет полезным для преподавателей вузов, техникумов, колледжей, специалистов и руководителей сельского хозяйства, фермеров.
ГЛАВА I. ВЛИЯНИЕ ВРЕДНЫХ ОРГАНИЗМОВ
НА ФИЗИОЛОГИЧЕСКОЕ СОСТОЯНИЕ РАСТЕНИЙ И ФОРМИРОВАНИЕ ОСНОВНЫХ ЭЛЕМЕНТОВ
СТРУКТУРЫ УРОЖАЯ
1.1 Физиологические функции растений, нарушаемые
вредными организмами
В настоящее время возделываемым сельскохозяйственным культурам причиняют вред примерно 8,5 тысяч возбудителей различных болезней, 10 тысяч насекомых, 2 тысячи сорных растений и 1,5 тысячи нематод. Число потенциально опасных видов превышает 100 тысяч. В результате природных и антропогенных процессов, под давлением различных факторов нарушается равновесие в сообществах вредных и полезных организмов в агроэкосистемах, расширяются или сужаются их экологические ниши, изменяется структура сообществ в сторону доминирования более или менее агрессивных форм.
Вследствие недостаточно изученных процессов, вредные организмы из потенциально опасных превращаются в хозяйственно и экономически опасные виды. Они вызывают эпифитотии и массовые инвазии (нашествия), следствиями которых в прошлом и настоящем являются большие потери сельскохозяйственной продукции и социальные взрывы (бедствия) (табл. 1.1.1).
Таблица 1.1.1 - Примеры эпифитотий болезней растений
|
Болезнь |
Ареал |
Комментарии |
|
Ржавчина зерновых |
Весь мир |
Частые обширные эпифитотии. Огромные потери урожая |
|
Головневые болезни |
Весь мир |
Постоянные потери урожая |
|
Спорынья озимой ржи и пшеницы |
Весь мир |
Токсичность зерна для людей и животных |
|
|
|
|
|
Фузариоз колоса |
Россия |
Периодические эпифитотии на озимой пшенице, содержание микотоксинов в зерне выше допустимого уровня |
|
Бурый гельминтоспо риоз риса |
Азия |
Эпифитотии. Как результат— бенгальский голод 1943 г. |
|
|
|
|
|
Гельминтоспориоз кукурузы |
США |
Эпифитотии. В 1970 г. ущерб на сумму 1 млн долларов |
|
|
|
|
|
Фитофтороз картофеля |
Ареалы с про |
Эпифитотии. Ирландский голод |
|
|
хладным вла жным климатом |
1845-1846 гг., массовая миграция населения |
|
|
|
|
|
Корневые гнили |
Весь мир |
Многолетние эпифитотии на зерновых культурах, хлопчатни ке, льне, зернобобовых и др. |
|
Мучнистая роса (оидиум) винограда |
Весь мир |
Эпифитотии. Угроза виноградар ству в Европе в 1840-1850 гг. |
|
|
|
|
|
Хлорозы сахарной свеклы |
Весь мир |
Большие потери урожая при ухудшении сахаристости корнеплодов |
|
|
|
|
Периодические массовые размножения саранчи, лугового мотылька, колорадского жука и других насекомых причиняют огромные убытки сельскохозяйственному производству.
Общий недобор урожая от воздействия вредных организмов (фитопатогенов, фитофагов, сорняков) составляет ежегодно в среднем 30- 35 % в период вегетации и 1525% - в период транспортировки и хранения готовой продукции. По данным Н. Ф. Реймерса, доля потерь урожая сельскохозяйственной продукции достигает максимальной величины в Европе и Азии, особенно по таким культурам как сахарный тростник и рис (рис. 1.1.1).
Рис. 1.1.1 Потери урожая до его сбора для основных культур во всех странах мира (в %) (по Н. Ф. Реймерсу, 1990)
Под влиянием вредных организмов у растений в течение вегетации нарушаются важнейшие физиологические функции: фотосинтез, перемещение ассимилятов из мест их образования (листья) в запасающие органы (семена, корни, стебли), дыхание, формирование и хранение запасных питательных веществ, меристематическая активность (ростовые процессы), поглощение воды и минералов и перемещение их из корней в надземные органы.
1.2 Нарушение фотосинтеза и перемещения ассимилятов
Фотосинтез органических веществ осуществляется по формуле: 6СО2+ 6Н2О + энергия = С6Н1206 (сахар) + 602. В отличии от дыхания, при котором энергия освобождается, при фотосинтезе энергия связывается. Сырьем для фотосинтеза служит вода в листьях и двуокись углерода из окружающей среды.
Вредные организмы поразному нарушают фотосинтез растений: сорняки затеняют культурные растения, насекомые обгрызают листья, возбудители болезней и нематоды вызывают некроз части или всего листа, хлорозы, потерю хлорофилла. Вирусы, микоплазмы, частично грибы и бактерии обитают, размножаются и перемещаются в тканях флоэмы, нарушая транспорт ассимилятов. Отторжение в результате повреждения фитофагами более 25 % листовой поверхности зерновых, картофеля, зернобобовых культур, льна, люцерны существенно снижает их урожайность.
Сахара, образующиеся в процессе фотосинтеза, не могут быть использованы для дыхания и получения энергии, требующейся для роста, до тех пор, пока не попадут через флоэму к точкам роста. Флоэма состоит из четырех видов клеток: ситовидных трубок (клетки, транспортирующие вещества на большие расстояния), мелких сопутствующих клеток, прилегающих к ситовидным трубкам; волокнистых пучков, служащих опорой, и запасающих клеток флоэмной паренхимы.
Наиболее вредоносными нарушителями транспорта метаболитов по флоэме являются паразитические высшие растения, особенно повилика, а также микоплазмы и вирусы, вызывающие желтухи. Все вирусы системно передвигаются по флоэме. Причем, они размножаются в паренхиме флоэмы, сопутствующих клетках и в живой протоплазме ситовидных трубок.
Таким образом, вредные организмы, уменьшая площадь синтетической поверхности, содержание хлорофилла, вызывая закупорку флоэмы, могут в значительной степени нарушать одну из основополагающих физиологических функций растений - фотосинтез и транспорт метаболитов органических веществ.
1.3 Нарушение дыхания культурных растений
Дыхание представляет собой химический процесс окисления, или медленного сгорания сахаров с образованием двуокиси углерода и воды. При этом освобождается энергия в форме АТФ, расходуемая на функционирование организма.
Общая химическая формула дыхания довольно проста:
С6Н12О6+6О 2=6СО2+6Н2О+АТФ. Свойственный каждому виду растений нормальный темп дыхания обеспечивает его основные жизненные функции. Интенсификация дыхания, связанная с нерациональным распадом органических веществ, так же опасна, как и подавление дыхания, приводящее к недостатку энергии для осуществления основных функций растений.
При заражении или повреждении тканей растений вредными организмами интенсивность процессов дыхания вначале возрастает, а затем замедляется по мере исчерпания ресурсов клеток, органов и их гибели.
Нарушение дыхания особенно опасно на фазе прорастания семян. В этом случае запасные питательные вещества семени расходуются нерационально и не поступают в полной мере на развитие проростка. Наряду с возрастанием дыхания под влиянием вредных организмов, например, возбудителя гельмиктоспориозной корневой гнили (Bipolaris sorokiniana), происходит нарушение общего функционального состояния всходов яровой пшеницы: роста корней, площади листьев, синтеза общей биомассы, содержания хлорофилла в листьях, интенсивности транспирации.
В результате общего функционального нарушения этих процессов у проростков яровой пшеницы при поражении их гельминтоспориозной корневой гнилью до 40 % запасных питательных веществ используют- i я нерационально и не поступают на формирование всходов.
Активизация дыхания сопровождается усилением активности оксидaз. Эта активность отмечается на протяжении всего вегетационного периода при поражении растений хроническими инфекциями типа фузариозно—гельминто-
спориозных заболеваний. И в этом случае энергетический материал используется нерационально, снижается зерновая продуктивность растений.
С повышением устойчивости растений (генетической, физиологической) процессы дыхания постепенно приходят в норму, процессы гидролиза заменяются энергетическим обменом и усилением синтеза метаболитов. Вследствие этого вред, наносимый фитопатогенами и фитофагами, снижается. Это обеспечивается толерантностью (выносливостью) растений к повреждениям и компенсаторными механизмами, повышающими адаптивность к биотическим стрессорам.
1.4 Разрушение запасных питательных веществ
Органические вещества, вырабатываемые в процессе фотосинтеза, превращаются в относительно устойчивые соединения. Их накапливают запасающие органы растений: семена, корнеклубнеплоды, луковицы. При хранении эти органы могут быть поражены и повреждены вредными организмами, особенно фитопатогенами, которые на (или в) них в массе размножаются. В результате корнеклубнеплоды загнивают, а также приобретают токсические свойства при заселении токсигенными видами из родов Fusarium, Penicillium, Aspergillus.
В период хранения большой ущерб вредные организмы причиняют корнеплодам сахарной свеклы, моркови, турнепса, брюквы, клубням картофеля, луку, семенам зерновых и зернобобовых. По усредненным данным, в Сибири теряется ежегодно в период хранения не менее 15 % готовой сельскохозяйственной продукции. При этом ухудшается товарный вид оставшейся, частично пораженной продукции. Часто это касается картофеля, в партиях которого практически отсутствуют клубни без признаков поражения фитопатогенами, особенно возбудителями черной (ризоктониоза) и обыкновенной парши (табл.1.4.1).
Недобор урожая от воздействия вредных организмов при поражении клубней картофеля составляет по учету отхода гнилой массы в осенний период более 10%, в весенний - 20%.
Таблица 1.4.1. Характеристика фитосанитарного состояния клубней картофеля в хозяйствах Западной Сибири (1990—1995 гг.)
|
Состояние клубней |
Показатели, % |
|
|
зима |
весна |
|
|
Здоровые, без признаков болезней |
7,3 |
4,7 |
|
Поражены возбудителями болезней: |
|
|
|
паршой черной и обыкновенной, всего |
48,2 |
50,5 |
|
в том числе выше параметров ГОСТа |
12,3 |
11,4 |
|
- фитофторозом |
4,2 |
2,4 |
|
- мокрой гнилью |
2,4 |
4,0 |
|
- сухой гнилью |
8,1 |
17,4 |
|
Механически травмированные, уродливые, |
26,5 |
19,7 |
|
растреснутые |
|
|
|
Поврежденные фитофагами и другими |
12,9 |
6,3 |
|
фитопатогенами |
|
|
Косвенный недобор урожая проявляется в снижении посадочных и урожайных качеств кпубней, в результате чего возделывание картофеля нередко становится нерентабельным.
1.5 Нарушение поглощения воды и минеральных веществ
из почвы корневой системой
Корневая система растений, на долю которой приходится около трети сухой массы, осуществляет пять функций:
- закрепление растений в почве благодаря глубокому (на 1 - 1,5 м и более) проникновению в почвенные горизонты;
- поглощение из почвы воды и растворенных в ней питательных веществ;
- транспорт их в надземные органы (стебель, листья, соцветия, семена);
- транспорт метаболитов, образовавшихся в результате фотосинтеза, в ткани корней;
- запасание питательных веществ у многих видов растений.
Корни остаются жизнеспособными на протяжении всей вегетации
растений.
Закрепление растений, поглощение воды, минеральных и органических веществ, их транспорт выполняют у хлебных и других злаков первичные корни, начиная с момента выхода их из семенной оболочки при прорастании семени и до конца вегетации. Возбудители фузариозно-гельминтоспориозных заболеваний заражают корневые волоски, эпидермис, проникают до сосудисто-волокнистых пучков, вызывая закупорку сосудов (фузариозное увядание растений). Фитофаги (проволочники, личинки хрущей и др.) повреждают корни или делают в них ходы и полости, вызывая загнивание. Нематоды (цистообразующая, стеблевая), пользуясь своими органами питания (стилетами), прокалывают клетки эпидермиса, питаясь их содержимым, вследствие чего клетки и ткани корней отмирают или прекращают рост и развитие. При заражении первичных корней яровой пшеницы и ячменя возбудителем гель- минтоспориозной корневой гнили (В. sorokiniana) часть (15-85%) корней может погибнуть, оставшиеся имеют пониженную общую и рабочую адсорбирующую поверхность. Катионно-обменная емкость корней, которая определяет эффективное поглощение питательных веществ из почвы, существенно снижается (табл.1.5.1.).
Поражение первичной корневой системы корневыми гнилями, нарушение их функциональной активности особенно вредоносно в засушливых условиях. Урожайность зерна порядка 14—16 ц/га достигается только благодаря жизнедеятельности этого типа корней, так как вторичные корни при засухах практически не образуются.
Функциональная активность вторичной корневой системы под влиянием корневой гнили также нарушается. Часть корней (14-33 %) отмирает в период их формирования (конус нарастания 2-3 мм), снижая общую поглотительную поверхность; связь растений с почвой ослабляется на 14-67 %, и растения легко выдергиваются из почвы. Особенно резко снижается поглощение вторичной корневой системой фосфора. Поэтому растения с больной корневой системой не в состоянии использовать минеральные удобрения и отдача (окупаемость)
удобрений зерном снижается с 8-10 кг зерна на 1 кг туков до 4-5 кг, или в 2 раза.
Таблица 1.5.1. Катионно-обменная емкость (КОЕ) первичных корней здоровых и пораженных гельминтоспориозной корневой гнилью
|
Культура, сорт |
Характеристика корней |
КОЕ, мэкв./ЮО г сухой массы по сериям опытов |
|||
|
I |
I I |
среднее |
|||
|
абс. |
% |
||||
|
Яровая пшеница, |
Здоровые |
8,60 |
8,05 |
8,33 |
100 |
|
Лютесценс 758 |
Больные |
4,00 |
4,20 |
4,10 |
49,2 |
|
Ячмень, |
Здоровые |
8,90 |
10,50 |
9,70 |
100 |
|
Винер |
Больные |
8,15 |
7,17 |
7,66 |
79,0 |
1.6 Нарушение транспорта воды, веществ, метаболитов
Жизненно важные физиологические процессы транспорта воды, веществ и метаболитов нарушаются при поражении (повреждении) вредными организмами подземных (корневая система) и надземных (стебли, листья) органов растений. Вода всасывается корневыми волосками и поступает в древесную (ксилемную) часть проводящих пучков, а оттуда в стебель и листья. Потребность растений в воде очень велика: хлебные злаки, например, на каждый кг создаваемой ими сухой биомассы тратят 300-500 кг воды. Вода расходуется на испарение и служит средой, в которой протекают все процессы обмена веществ.
Вредные организмы нарушают транспорт воды и питательных веществ непосредственно, вызывая поражение и закупорку сосудисто- проводящей системы (возбудители вилта хлопчатника, фузариозного увядания сельскохозяйственных культур, черной ножки и кольцевой гнили картофеля, вирусные болезни) или косвенно, нарушая покровные ткани растений и усиливая потерю влаги путем транспирации.
Под влиянием хронических заболеваний корневой системы (корневые гнили сельскохозяйственных культур) нарушается углеводный и азотный обмены растений. Анализ по методу Д. А. Сабинина пасоки корней растений пшеницы, пораженных фузариозно-гельминтоспориозными заболеваниями, показал существенное изменение количественного состава аминокислот. У больных растений содержание аминокислот снижалось до следовых количеств. Наиболее значительное снижение - по аспарагину, аспарагиновой и глютаминовой кислотам, аланину, метионину, валину, лейцину и изолейцину. Аминокислоты - наиболее активные участники метаболизма, связанного с синтезом белка и ростовых веществ. Поэтому снижение количества аминокислот показывает существенное нарушение процессов роста.
В листьях растений пшеницы, пораженных корневыми гнилями, листо-стеблевыми инфекциями (бурой ржавчиной, септориозом и др.) снижается содержание хлорофилла и общей их (листьев) ассимиляционной поверхности. Особенно вредоносно поражение листо-стеблевыми инфекциями флаговых и подфлаговых листьев, способное нарушить налив зерна и снизить его массу на 45 %.
Под действием биотических и абиотических стрессоров растения координируют физиологические функции органов с помощью метаболитов. Метаболиты перераспределяются в пользу жизненно важных органов. Тем самым достигается саморегуляция физиологического состояния растений в целом.
Нарушение транспорта воды, минеральных и органических веществ под влиянием вредных организмов дестабилизирует физиологическое состояние растений, делает их более уязвимыми к неуправляемым абиотическим стрессорам окружающей среды, особенно к засухе в зонах с неустойчивым рискованным земледелием (Актюбинская, Восточно-Казахстанская, Карагандинская и Павлодарская области)
1.7 Снижение ростовых процессов растений
под влиянием вредных организмов
В отличие от животных, растения характеризуются повышенной способностью к росту, обусловленной митотическим делением клеток меристематических тканей. Рост органов растений обусловлен как делением, так и увеличением размера клеток.
При поражении (заражении, угнетении) ростовые процессы растений нарушаются всеми вредными организмами. Под влиянием фитопатогенов увеличивается проницаемость клеточных мембран, повышающая экзоосмос питательных веществ из клеток. Это приводит к уменьшению водоудерживающей способности клеток, повышению транспирации, а в стрессовых ситуациях - нарушениям водного баланса растений в целом, усилению распада полимерных соединений, ослаблению или прекращению ростовых процессов. При хронических инфекциях типа корневых гнилей ростовые процессы нарушаются в течение всего вегетационного периода, предопределяя снижение потенциальной продуктивности растений. Больные растения обычно имеют карликовый вид и высота побега бывает тем меньше, чем выше степень заболевания: г = - 0,902 ± 0,093. Низкорослость растений отрицательно коррелирует с их зерновой продуктивностью: г = - 0,793 ± 0,050 * - 0,919 + 0,022. Таким образом, ростовая реакция является одним из самых чувствительных и надежных признаков отрицательного воздействия вредных организмов на физиологическое состояние растений. Исключение составляют вредные организмы (фитонематоды, фитофаги, фитопатогены), которые стимулируют ростовые процессы, вызывая образование галлов, вздутий, наростов (возбудитель рака картофеля, галловые нематоды). Однако такая стимуляция не приводит к увеличению продуктивности растений.
Фитофаги (земляные блошки, тли) чаще поедают или повреждают меристематические ткани. Обычно такие ткани засыхают. Если же точка роста (конус нарастания) остается в жизнеспособном состоянии, то растения в состоянии продолжать вегетацию, но не всегда в полной мере компенсируют нарушения ростовых процессов.
Сильное угнетение ростовых процессов вызывают сорняки, поглощающие большое количество воды и питательных веществ. Обгоняя в росте культурные растения, они затеняют и заглушают их.
Рост является интегральным физиологическим процессом и важнейшим в онтогенезе. Именно он обусловливает формирование урожая. Замедление ростовых процессов яровой пшеницы только в течение 5- 10 дней уже вызывает депрессию чистой продуктивности фотосинтеза. Длительное же, а тем более хроническое торможение роста под влиянием возбудителей корневых гнилей и других вредных организмов приводит к ослаблению использования агроклиматических ресурсов и в конечном итоге резко снижает фактическую урожайность сортов (культур), которая в современном земледелии нередко составляет только 25-50 % потенциальной.
Детальные наблюдения за ростом и дифференциацией конуса нарастания на протяжении онтогенеза яровой пшеницы показали, что при поражении ее фузариозно-гельминтоспориозными корневыми гнилями происходит угнетение роста и дифференциации конуса нарастания, начиная с I этапа органогенеза.
По внешнему виду конус нарастания у больных растений имел нередко дряблый вид и буроватый оттенок и его физиологическое состояние по существующим шкалам оценивалась в 3-4 балла против 4-5 у здоровых растений. При благоприятных гидротермических условиях в течение онтогенеза отмечались компенсационные процессы у больных растений, когда дважды (в конце III - начало IV и на VIII- IX этапах органогенеза) величина и дифференциация конуса нарастания приближались к здоровым растениям, хотя и не достигали их уровня.
Нарушение ростовых процессов предопределяет снижение реализации потенциальной зерновой продуктивности хлебных злаков, ведущими элементами которой (по Ф. М. Куперман) являются: высокие темпы формирования цветков в колосках на V этапе органогенеза; синхронность развития всех цветков в каждом колосе на VI-VIII этапах, обеспечивающая их фертильность и, следовательно, максимальную озерненность. У больных растений эти процессы, по нашим данным, нарушались.
Хотя рост и дифференциация конуса нарастания ингибируются при поражении растений фузариозно-гельминтоспориозными гнилями уже на I-III этапах, количество колосков закладывается обычно одинаковое или близкое к здоровым растениям. Начиная же с V этапа, происходит редукция (сброс) колосков, формирование меньшего числа цветков, а затем их редукция. Более того, накопившиеся в вегетативных органах метаболиты у больных растений слабее реутилизируются на формирование элементов структуры урожая. В частности, снижается аттрагирующая (притягивающая) способность колоса из-за его меньшей озерненности и снижении массы 1000 зерен.
1.8 Критические периоды, создаваемые вредными организмами в формировании основных элементов структуры урожая
Будущий урожай сельскохозяйственных культур формируется на протяжении всего онтогенеза, начиная от прорастания семян (клубнем, корнеплодов, луковиц) и заканчивая их новым образованием и уборкой. На протяжении этого периода растения проходят последовательные этапы, которые внешне проявляются определенными морфологическими признаками, или фазами развития. Фазы развития отражают внутреннее состояние растений на каждом этапе, обусловливающее формирование элементов структуры урожая. Так, у однолетних однодольных растений (злаки) различают следующие фазы: прорастание семян, всходы, кущение, выход в трубку, флаговый лист, колошение (выметывание), цветение, налив и созревание зерна. В эти фазы они проходят 12 этапов органогенеза (по Ф. М. Куперман), которые отражают рост и дифференциацию конуса нарастания главного побега. По международным шкалам периодизация жизненного цикла злаков более сложная и включает 100 фаз.
У двудольных растений (зернобобовые, гречиха, картофель, капуста, сахарная свекла, морковь, подсолнечник и др.) различают следующие фазы развития: прорастание семян (корнеклубнеплодов), всходы, первую пару настоящих листьев, формирование побега, бутонизацию, цветение, плодоношение.
Вредные организмы, поражающие (повреждающие) сельскохозяйственные культуры, отличаются онтогенетической специализацией, или приуроченностью к определенным фазам онтогенеза растений-хозяев. М.С. Дунин выделял три группы онтогенетической специализации вредных организмов:
- к восходящим (первая половина онтогенеза) фазам;
- к нисходящим (вторая половина онтогенеза);
- к обоим периодам.
Различные элементы структуры урожая формируются на разных фазах онтогенеза растений-хозяев. Вредные организмы, в зависимости от их онтогенетической специализации, создают критические периоды (при их численности и поражении (повреждении) растений выше ЭПВ или ПВ) в разные фазы, нарушая формирование элементов структуры урожая. При этом действует комплекс вредных организмов, состоящий из болезней, вредителей и сорняков. Знание указанного комплекса служит календарно-фенологической основой для разработки и практического осуществления систем защитных мероприятий, которые проводят до нанесения вредными организмами существенного (недобор урожая более 3-5 %) ущерба, когда их численность ниже ЭПВ, но по прогнозу ожидается подъем численности и массовое поражение (повреждение) растений.
Выделяют три крупных периода формирования элементов структуры урожая в онтогенезе сельскохозяйственных культур. В каждый из них повреждение (поражение) растений вредными организмами создает критическую ситуацию для нормального формообразования основных элементов структуры урожая.
Первый критический период длится от начала прорастания семян (гетеротрофный период питания) до появления всходов и перехода к автотрофному питанию.
Все однолетние сельскохозяйственные культуры обладают признаками r-стратегов, для которых эволюционно характерна уязвимость и высокая смертность потомков на начальных этапах их роста и развития. В практике сельского хозяйства это проявляется в низкой полевой всхожести семян и в изреживании всходов. Характерные для районов рискованного земледелия (Сибирь и другие) стресс-факторы - пониженные температуры почвы и воздуха весной, особенно возврат холодов в начале июня, низкая биологическая активность почвы, недостаток подвижных форм питательных веществ, дефицит влаги в почве - усугубляют трудности первого критического периода в росте и развитии основных сельскохозяйственных культур: зерновых, зернобобовых, овощных, картофеля, сахарной свеклы и др. Только позднеяровые культуры типа проса, гречихи, кукурузы уходят от действия большинства перечисленных стресс-факторов.
На фоне отрицательного влияния одного или нескольких стресс- факторов в весенний период защитные реакции растений к биотическим стрессам, вызываемых вредными организмами, проявляются слабо. Это обусловливает высокую агрессивность и вредоносность возбудителей болезней и фитофагов, особенно передающихся из года в год через семенной (посадочный) материал, а также выживающих в почве.
В первый критический период сельскохозяйственным культурам причиняет вред целый комплекс вредных организмов. Покажем это на примере яровой пшеницы, картофеля, сахарной свеклы и капусты
Первыми начинают свою вредоносную деятельность возбудители болезней, которые передаются через семена (посадочный материал), отравляя проростающие семена и проростки токсинами и вызывая снижение полевой всхожести семян, а также нарушая физиологическое состояние проростков и всходов. Особенно опасны некротрофы. Биотрофы типа возбудителей головных заболеваний, заражая проростки, на начальных фазах не оказывают отрицательного влияния на физиологическое состояние растений, проявляя реакцию совместимости с клетками растений-хозяев. Еще в период подземного развития проростков к возбудителям семенных инфекций добавляются почвенные вредные организмы: возбудители корневых гнилей заселяющие почву, токсигенные почвенные сапротрофы (виды рода Penicillium), прово- лочиики (личинки щелкунов), личинки хрущей (майского, июньского), нематоды. Агрессивность возбудителей корневых гнилей и фитофагов возрастает в засушливые годы, а токсигенных сапротрофных грибов - в холодные дождливые весны.
Отмеченный комплекс вредных организмов действует во взаимосвязи, усиливая патологический эффект. Так, личинки щелкунов и пластинчатоусых, повреждая корни яровой пшеницы, облегчают заражение их возбудителями корневых гнилей и токсигенными сапротрофами, создавая "ворота для инфекции", а возбудители корневых гнилей, угнетая ростовые процессы, создают условия для массовой кладки яиц внутристеблевыми вредителями в фазу 2-3 листьев.
На фоне первоначального сообщества вредных организмов в период прорастания и подземного развития проростков пшеницы, в фазу всходов добавляются хлебные полосатые блошки, повреждая листья, и точку роста и вызывая гибель всходов.
Внутристеблевые вредители в этот период приступают к массовой яйцекладке, не нанося вреда всходам. В последние годы возросла вредоносность яровой мухи, особенно на незащищенных посевах раннего срока посева. Отрицательное действие сорняков на самых ранних фазах прорастания семян и развития всходов практически не проявляется. При качественной предпосевной подготовке почвы сорняки только начинают прорастать и задача агротехнических приемов состоит в создании условий для опережающего роста и развития культурных растений.
В экспериментах СибНИИЗХим, кафедры земледелия НГАУ (А. А. Конев, В. К. Баснак, А. Н. Власенко и др.) опережающее развитие всходов пшеницы на три дня по сравнению с овсюгом при одной и той же засоренности снижает урожайность на 0,9-5,5 ц/га. В случае же опережающего роста и развития овсюга тоже на три дня урожайность яровой пшеницы снижалась уже на 4,6-13,4 ц/га, или в 3-5 раз больше. Поэтому в конце рассматриваемого периода при численности сорняков выше ЭПВ применяют гербицидные обработки посевов пшеницы и других сельскохозяйственных культур с тем, чтобы предупредить вредоносность сорняков в последующие фазы развития культурных растений.
Период перехода от гетеротрофного к автотрофному питанию растений особенно опасен для сахарной свеклы, у которой проходит линька корня, и для капусты, рассада которой находится в состоянии приживания (адаптации) в новых для нее условиях открытого грунта. Для всех сельскохозяйственных культур в первый критический период решается судьба оптимального насаждения (стеблестоя) посевов сельскохозяйственных культур - первого основополагающего элемента структуры урожая.
Основополагающая роль создания оптимальной густоты посевов объясняется следующими причинами:
- в общей величине урожайности сельскохозяйственных культур доля влияния оптимальной густоты посева составляет более 50 %;
- оптимальный по густоте посев в 2-3 раза слабее зарастает сорняками в последующие фазы развития и в такой же степени меньше поражается почвенными патогенами, а также в 5-6 раз меньше повреждается комплексом вредителей, большинство которых ранней весной предпочитает откладывать яйца на изреженных, хорошо прогреваемых посевах;
- создание оптимальной густоты посевов - экономически самый рентабельный прием, так как зависит в основном от качества семян и качества посева, проводимого земледельцами;
- оптимальные по густоте конкурентоспособные посевы, обладающие стартовым ритмом ростовых процессов, являются необходимым условием последующего нормального физиологического состояния растений и успешного формирования элементов структуры урожая (табл 1.8.1)
Изреженность и неравномерность посевов (насаждений) являются одной из главных причин их неудовлетворительного фитосанитарного состояния и низкой урожайности. Применение пестицидов на изреженных посевах для борьбы с сорняками, вредителями, болезнями обеспечивает их высокую биологическую, но низкую хозяйственную и экономическую эффективность.
Таблица 1.8.1. Густота посева (насаждения) сельскохозяйственных культур в десяти хозяйствах лесостепной зоны Восточного Казахстана (1991-1993 гг.)
|
Культура |
Оптимальная |
Характеристика параметров, % |
||
|
густота |
оптимальные |
изрежен- ные |
загущенные |
|
|
яровая пшеница |
450-500/м2 |
41,2 |
55,9 |
62,9 |
|
картофельь: |
|
|
|
|
|
продовольственный семенной |
45тыс./га 55-60 тыс./га |
21,6 |
70,2 |
78,2 |
Научными исследованиями установлено, что первоначальной задачей является создание оптимальных по густоте конкурентоспособных посевов. В этом случае процессы саморегуляции фитосанитарного состоянии посевов в значительной мере активизируются без дополнительного применения пестицидов (табл. 1.8.2).
Таблица 1.8.2. Фитосанитарное состояние посевов яровой пшеницы на оптимальных по густоте и изреженных посевах
|
Показатель |
Число полей с показателями выше ЭПВ по вредным организмам, % |
|
|
Оптимальная густота |
Изреженный посев |
|
|
Индекс развития корневых гнилей |
66.7 |
88.1 |
|
Численность внутристеблевых вредителей |
88.0 |
95.2 |
|
Засоренность посевов |
26.7 |
73.2 |
На оптимальных по густоте посевах происходит саморегуляция фитосанитарного состояния, ососбенно по засоренности и численности внутристеблевых вредителей. Размер экологических ниш вредных организмов уменьшается, сельскохозяйственные растения становятся более конкурентоспособными. Сорняки угнетаются и остаются в нижнем ярусе. Внутристебелевые вредители (яровая, шведская, гессенская мухи) избегают откладывать яйца в густых быстрорастущих посевах, а развитие корневых гнилей подавляется благодаря сокращению уязвимого периода, физиологической устойчивости растений и меньшей повреждаемости внутристеблевыми вредителями.
Таким образом, создание основополагающего элемента структуры урожая сельскохозяйственных культур - оптимальной густоты и стартового ритма ростовых процессов посевов (насаждений) позволяет задействовать механизмы саморегуляции в первый уязвимый период против вредных организмов, начиная от прорастания семян до перехода растений к автотрофному питанию.
Второй период в формировании элементов структуры урожая связан с автотрофным питанием растений и синтезом вегетативной массы для формирования генеративных или вегетативных запасающих органов: числа зерен в колосе (метелке), клубней в кусте и др.
В период синтеза биомассы культурные растения (на фоне отрицательного действия почвенных и семенных инфекций) подвергаются нападению обширного комплекса наземно-воздушных, или листо- стеблевых, вредных организмов (табл. 1.8.3).
Таблица 1.8.3. Сообщества вредных организмов в период автотрофного питания и синтеза биомассы растений
|
Культура |
Фаза (период) |
Вредные организмы |
|
Яровая |
Кущение- |
Возбудители: гельминтоспориозно -фузариозной гнили, головневых |
|
пшеница |
цветение |
заболеваний, мучнистой росы, |
|
|
|
септориоза, бурой и стеблевой ржавчины |
|
|
|
Вредители: комплекс внутристеблевых, цикадки, пьявица, саранчевые, трипсы |
|
|
|
|
|
Картофель |
Всходы цветение |
Сорняки: малолетние и многолетние злаковые и двудольные |
|
|
|
Возбудители: ризоктониоза, черной |
|
|
|
фитофтороза, вирусных болезней |
|
|
|
Вредители: колорадский жук, |
|
|
|
красноголовая шпанка, луговой |
|
|
|
мотылек |
|
|
3-4 пары |
|
|
Сахарная свекла |
листьев - начало роста |
Сорняки: малолетние и многолетние злаковые и двудольные |
|
|
корнеплода |
Возбудители: церкоспороза |
|
|
|
пероноспороза, мозаики |
|
|
|
Вредители: луговой мотылек, |
|
|
|
свекловичная тля, листогрызущие |
|
|
|
совки, свекловичные клопы |
|
|
Завязывание |
Сорняки: малолетние многолетние злаковые и двудольные |
|
|
кочана |
Возбудители: сосудистого, слизистого |
|
Капуста |
|
бактерио зов, килы Вредители: весенняя и летняя |
|
|
|
капустные мухи, капустная |
|
|
|
совка, капустная тля |
|
|
|
|
В период накопления биомассы растениям продолжают причинять вред почвенные возбудители болезней и фитофаги предыдущего периода. Дополнительно появляется широкий комплекс других вредных организмов. На первое место выходят сорняки и листо-стеблевые вредные организмы из числа возбудителей болезней и фитофагов. При их численности выше биологического (и экономического) порога вредоносности возможен критический период в формировании элементов структуры урожая. Сорняки могут полностью заглушить культурные посевы, вредители - уничтожить значительную часть надземной массы, а возбудители болезней - ингибировать ростовые процессы, вызывая гибель (некроз) надземных и подземных органов.
В защите растений в этот критический период фундаментальная роль принадлежит возделыванию устойчивых и толерантных сортов, агротехническим приемам, обеспечивающим конкурентную способность растений и повышающим численность и активность энтомофагов и антагонистов, а также плодородию, влагообеспеченности и супрессивности почв.
Против особо опасных фитофагов типа колорадского жука, лугового мотылька, саранчевых и др., а также возбудителей листо-стеблевых инфекций типа септориоза, ржавчины, фитофтороза и др. при прогнозе развития их выше ЭПВ применяют локально в местах их первичной концентрации биологические и химические средства согласно Списка пестицидов, разрешенных к применению.
Третий период - заключительный: формируются генеративные и вегетативные запасающие органы растений - семена, клубнекорнеплоды, кочаны, луковицы. Их поражение вредными организмами вызывает значительные потери сельскохозяйственной продукции в период уборки, транспортировки и хранения снижает ее качество.
При использовании этих органов в качестве семенного и посадочного материала происходит непрерывная передача вредных организмов из года в год, закладывается основа критических периодов в возделывании растений на следующий год.
Комплекс вредных организмов, снижающий третий элемент структуры урожая - массу 100 зерен и запасающих органов и ухудшающий их качество, представлен в табл. 1.8.4
Снижая массу и качество сельскохозяйственной продукции, часть вредных организмов (преимущественно возбудителей болезней) попадают вместе с запасающими органами растений в хранилища. Приэтом между запасающими органами и вредными организмами складываются отношения двух типов: 1) эксплуататор - жертва, когда возбудители мокрых и сухих гнилей, например, размножаются, вызывая гниение и отход продукции, вплоть до полной ее гибели при нарушении режима хранения и 2) нейтральные отношения, когда вредные
организмы сохраняются внутри семян (возбудитель пыльной головни), на поверхности семян или клубней (возбудитель твердой головни, склероции возбудителя ризоктониоза картофеля) или как примесь в ворохе зерна (семена сорняков, рожки спорыньи).
Таблица 1.8.4. Сообщества вредных организмов, поражающие запасающие органы растений
|
Культура |
Фаза (период) |
Вредные организмы |
|
Яровая |
Формирова |
Возбудители: гельминтоспориозно-фузариоз ных гнилей", энзимомикозного истощения |
|
пшеница |
ние зерна — |
зерна, головневых заболеваний |
|
|
уборка |
септориоза, бурой и стеблевой ржавчины |
|
|
|
Вредители: комплекс внутристеблевых, цикадки, пьявица, саранчевые,трипс |
|
|
|
Сорняки: малолетние и многолетние злаковые и |
|
|
|
Двудольные
|
|
Картофель |
Завязывание клубней — уборка |
Возбудители: ризотониоза, черной ножки, колцевой гнили, альтернариоза, фитофтороза, виручных болезней |
|
|
|
Вредители: колорадский жук, красноголовая шпанка, луговой мотылек Сорняки: малолетние и многолетние злаковые и двудольные
|
|
Сахарная свекла |
3-4 пары листьев- начало роста корнеплода |
Возбудители: церкоспороза, переноспороза, мозаики Вредители: луговой мотылек, свекловичная тля, листогрызучие совки, свеклолвичные клопы Сорняки: малолетние и многолетние злаковые и двудольные
Возбудители: сосудистого, слизистого бактериозов, килы |
|
Капуста |
Всходы- завязывание кочана |
Вредители: весенняя и летняя капустные мухи, капустная белянка, капустная моль, капустная совка, капустная тля |
|
|
|
Сорняки: малолетние и многолетние злаковые и двудольные
|
В первом случае запасающие органы служат источниками возбудителей инфекций, а во втором факторами передачи возбудителей или других вредных организмов от одного поколения растений-хозяев к другому, создавая критические периоды в следующем году.
Фитофаги редко зимуют в запасающих органах, а семена сорняков в массе засоряют только зерно. Очистке зерна от сорняков уделяется большое внимание и число их контролируется параметрами ГОСТа. Так, например, согласно ГОСТ число семян сорных растений на 1 кг семян первого класса зерновых культур не должно превышать 5, второго класса - 20, третьего класса - 70 штук.
Таким образом, в онтогенезе сельскохозяйственных культур выделяют три критические периода в поражении (повреждении) их вредными организмами, которые оказывают существенное влияние на формирование основных элементов структуры урожая. В первый критический период (прорастание семян - переход на автотрофное питание) критическую ситуацию создают преимущественно возбудители болезней, во второй (синтез биомассы) - сорняки, возбудители болезней и фитофаги, и в третий (формирование запасающих органов) - возбудители болезней и фитофаги.
Наиболее вредоносны семенные и почвенные вредные организмы, отличающиеся продолжительным периодом отрицательного воздействия, начиная с первых этапов органогенеза. При этом защита от семенных вредных организмов имеет решающее значение для формировании оптимальной густоты посева (насаждения); защита от листо-стеблевых - для формирования числа и массы зерен, клубней, корнеплодов, а от почвенных - для формирования всех элементов структуры урожая.
Учитывая последовательность и взаимосвязь формирования элементов структуры урожая, становится очевидным, что здоровые семена и здоровые почвы служат главной предпосылкой здоровых оптимальных по густоте конкурентоспособных посевов, обеспечивающих саморегуляцию фитосанитарного состояния и высокую урожайность сельскохозяйственных культур.
В отличие от первого и третьего критических периодов, во втором периоде среди вредных организмов много r-стратегов, защита от которых предусматривает создание устойчивых сортов, повышение активности энтомофагов и супрессивности почв в агроэкосистемах, а также локального (в местах первичной концентрации популяций вредных организмов) применения средств защиты растений согласно Списка пестицидов, разрешенных к применению.
В результате изучения главы I
Магистрант должен знать:
- физиологические функции растений, нарушаемые вредными орга низмами;
- критические периоды, создаваемые вредными организмами в фор- мировании элементов структуры урожая, и их особенности;
Магистрант должен уметь:
- объяснить причины нарушения вредными организмами:
-фотосинтеза и перемещения ассимилятов;
- дыхания растений;
- поглощения воды и минеральных веществ;
- транспорта воды, питательных веществ, метаболитов;
- ростовых процессов;
- формирования основных элементов структуры урожая.
Вопросы для самопроверки:
1. Какие физиологические функции растений нарушают вредные организмы?
2. Что представляют собой процессы фитосинтеза и дыхания растений и почему нарушают их вредные организмы?
3. Какие запасающие органы поражают и повреждают вредные организмы?
4. Какие функции выполняет корневая система и как эти функции нарушаются вредными организмами?
5. Как воздействуют вредные организмы на ростовые процессы растений? Привести примеры.
6. Какие три периода можно выделить в развитии растений, обусловливающих формирование основных элементов структуры урожая?
7. Какие вредные организмы входят в состав сообщества, нарушающего формирование оптимальной густоты всходов и стартовый ритм ростовых процессов?
8. Какие вредные организмы входят в состав сообщества, нарушающего формирование числа зерен в колосе (метелке) или числа клубней в кусте?
9. Какие вредные организмы входят в состав сообщества, нарушающего налив зерна, формирование массы клубней, корнеплодов?
10. В какие фазы развития растений создаются критические периоды вредными организмами, нарушающими формирование элементов структуры урожая?
ГЛАВА 2. МЕХАНИЗМ ДЕЙСТВИЯ
АГРОТЕХНИЧЕСКИХ ПРИЕМОВ НА ДИНАМИКУ ЭПИФИТОТИЧЕСКОГО ПРОЦЕССА (ЭП)
2.1 Фундаментальность действия агротехнического метода
Одним из наиболее обоснованных положений в защите растений яляется утверждение о значительном влиянии агротехнических приемов на фитосанитарное состояние агроэкосистем. Агротехнический метод наиболее рационально совмещает вопросы защиты растений от сообществ вредных организмов в общей технологии возделывания сельскохозяйственных культур с охраной окружающей среды.
Aгpoтехнический метод характеризуют следующие основные достойнства:
- способность подавлять жизнедеятельность всех без исключения
вредных организмов. Ни один метод защиты растений, кроме агротехнического, не обладает этим основополагающим действием;
- способность оказывать фундаментальное действие на формировании элементов структуры урожая сельскохозяйственных культур, а следовательно, урожайность и качество сельскохозяйственной продукции - конечные цели земледелия и растениеводства;
- доступность и дешевизна применения для всех товаропроизводителей сельскохозяйственной продукции - от фермера до ассоциации коллективных хозяйств;
- не вызывает резистентность вредных организмов, которая затрудняет развитие оперативных методов борьбы - химического и частично биологического;
- задействует механизмы постоянной или периодической длительности саморегуляции фитосанитарного состояния агроэкосистем при конструировании севооборотов и агроландшафтов, разработке технологий возделывания сельскохозяйственных культур;
- обеспечивает экологическую безопасность сельскохозяйственной продукции и окружающей среды, так как агротехнический метод не предусматривает использования экологически опасных веществ.
Одной из главных причин недооценки роли и ограниченного применения на практике агротехнического метода являются широко распространенные взгляды о необходимости быстро и с высокой единовременной эффективностью решать проблемы защиты растений. Прежде всего - по снижению численности вредных организмов (фитофагов, сорняков). При этом не принимается во внимание, что быстрота и высокая единовременная эффективность защитных мероприятий необходимы сравнительно редко, периодически и только против г-стратегов, обладающих высокой скоростью размножения в короткие сроки, вызывая эпифитотические вспышки, эпифитотии, массовую инвазию вредных организмов. Для предотвращения этих явлений на основе ЭПВ применяются химические и биологические пестициды согласно Списка, разрешенные к применению.
В подавляющем же большинстве случаев против вредных организмов с признаками К-стратегов, гК и Кг (промежуточные виды) необходима долговременная система регулирования их численности агротехническими приемами на уровне ниже ЭПВ и ПВ (экономического и статистически существенного порогов вредоносности). При этом нет необходимости высокой (85-100 %) биологической эффективности отдельных приемов. Агротехнические приемы действуют продолжительное время, а вредные организмы с признаками К-стратегов отличаются медленным развитием и сравнительно небольшой численностью потомков. Против них достаточна единовременная эффектив ность 40—60 % и меньше, главное, чтобы положительный эффект проявлялся длительное время.
В практике защиты растений преувеличивают положительную роль высокой биологической эффективности и недооценивают - умеренной, хотя высокая биологическая эффективность нередко бывает избыточной, а поэтому не всегда желательна и целесообразна. Например, численность хлебной полосатой блохи составляет 50 жуков на 1 м2 при ЭПВ 30/м2. Применение в соответствии со Списком пестицидов, разрешенных к применению в 1998 году, например, каратэ (0,2 л/га) при биологической эффективности 75 % доводит их численность до 13 экз./м2, или на 58 % ниже, чем ЭПВ. Тем самым имеет место избыточная биологическая эффективность.
Различный характер действия методов в системах защиты растений вызывает необходимость их классификации на фундаментальные и оперативные.
К фундаментальным относятся методы, обеспечивающие длительную стабилизацию фитосанитарного состояния агроэкосистем с механизмами саморегуляции, а к оперативным относятся методы, обеспечивающие высокую единовременную биологическую и экономическую эффективность при безопасности для окружающей среды.
Возделывание устойчивых сортов и агротехнический метод защиты ристений оказывают фундаментальное действие на фитосанитарное состояние агроэкосистем, а химический и микробиологический методы преимущественно единовременное оперативное. Что же касаится классического биометода, сущность которого состоит в повышении численности и активности энтомофагов в системе триотрофа (растения-фитофаги-энтомофаги), то его следует относить к фундаментальным методам защиты растений.
Задача агротехнического метода состоит в том, чтобы
- задействовать механизмы саморегуляции фитосанитарного состояния агроэкосистем;
- изменить многолетнюю тенденцию фитосанитарного состояния в сторону оздоровления почв, семян и посадочного материала, саморегуляции
физиологической устойчивости, выносливости (адаптации) и конкурентной способности растений ко всему сообществу вредных организмом, причиняющих существенный (выше 5%) ущерб урожаю и ухудшающих качество сельскохозяйственной продукции.
Поэтому важна не единовременная, а длительная стабилизация численности большинства видовых популяций вредных организмов и развитие ЭП в агроэкосистемах на среднем уровне, близкой к ПВ или ЭПВ.
Для этого важно осуществлять системно-экологический подход к рассмотрению действия и взаимодействия агротехнических приемов, а затем практически его реализовать при конструировании агроландшафтов, . севооборотов и разработке технологий возделывания сельскохозяйственных культур. Сущность такого подхода состоит в соблюдши двух методических положений.
Перное методическое положение состоит в системном рассмотрении вредных организмов как членов сообщества по группам экологических эквивалентов. Из-за разрозненности и обособленности отдельных дисциплин (фитопатологии, сельскохозяйственной энтомологии, гербологии (нематодологии) вредные организмы изучаются изолировано, хотя в агро- и естественных экосистемах они функционируют во взаимосвязи и ведут себя в сообществе иначе, чем в изолированном виде.
Например, возбудители корневых гнилей в отсутствии внутристеблевых вредителей (шведской, гессенской, яровой мух) сильнее заражают вегетативные органы яровой пшеницы и ячменя при ранних при ранних сроках их посева (календарно в лесостепи Западной Сибири до 10- 15 мин), а при повреждении растений внутристеблевыми вредителями, создающие "ворота для инфекции", наоборот,— при поздних сроках посева. В свою очередь, ослабленные корневыми гнилями проростки и всходы, сильнее заселяются внутристеблевыми вредителями (таб.2.1.1).
Некоторые виды сорняков (марь белая, щирица запрокинутая, вьюнок полевой) содержат х—вирус в латентной (скрытой) форме. Тем самым они являются источником возбудителя мозаики и деформации листьев картофеля. При произрастании этих сорняков в агро экосистемах безвирусное
Таблица 2.1.1 Сопряженность поражения пшеницы корневыми гнилями и шведской мухой, % (по Ф. П. Шевченко, 3. С. Тумайкиной)
|
Поражено корневыми гнилями, % |
Повреждено шведской мухой, % |
|
13,5 |
30,0 |
|
17,9 |
50,0 |
|
23,2 |
70,0 |
|
37,1 |
>80 |
семеноводство картофеля на вирус х может оказаться безрезультатным, так как происходит передача возбудителя в агроэкосистемах контактным путем и насекомыми. Капустная стручковая галлица (стручковый комарик) откладывает яйца только на поврежденные другими фитофагами молодые стручки, так как неповрежденные стручки недоступны для галлицы. Огуречный комарик откладывает яйца только на те растения огурца, которые ослаблены и поражены болезнями.
Все эти примеры свидетельствуют о том, что изолированное изучение вредных организмов вне сообщества не соответствует принципу системно-экологического подхода и может быть нерациональным. При системно-экологическом подходе каждая видовая популяция рассматривается отдельно и во взаимосвязи с популяциями вредных и полезных организмов, входящими в состав сообщества, которые формируются вокруг (доминирующего растения) в агро- и естественных экосистемах.
Каждая видовая популяция, независимо от таксономического положения, выработала в процессе эволюции специфическую для нее стратегию жизненного цикла с признаками г, К, гК и Кг вида, которая реализуется в сообществах агро- и естественных экосистем через три основные эволюционно-экологические тактики жизнедеятельности: размножения (тактика Р), выживания (тактика В) и трофических связей (тактика Т). В связи с этим влияние агротехнических приемов на жизненный цикл вредных организмов, а следовательно, их численность, проявляется через тактики Р, В, Т, которые имеют близкие признаки у вредных организмов - экологических эквивалентов, занимающих сходные экологические ниши в экосистемах.
Анализ показал, что все многообразие вредных организмов вкладывается (объединяется) в четыре группы экологических эквивалентов, которые и становятся объектами рассмотрения влияния агротехнических приемов:
- почвенные, или корне-клубневые;
- наземно-воздушные, или листо-стеблевые;
- семенные;
- трансмиссивные.
Влияние агротехнических приемов интегрируется и оптимизируется сначала по каждой экологической группе вредных организмом, а затем по всем группам на уровне агроэкосистем - полей, севооборотов, агроланшафтов, зоны.
Для этого необходимо использовать экологическую классификацию вредных организмов, которая излагается в следующем параграфе.
Второе методическое положение связано с системно-экологическим рассмотрением механизма действия агротехнических приемов на тактики Р.В.Т. сначала видовой популяции вредного организма, а затем групп экологических эквивалентов сообщества вредных и полезных видов агроэкосистемы с целью управления их численностью и динамикой ЭП.
Второе методическое положение реализуется благодаря модели ЭП, согласно которой агротехнические приемы могут непосредственно или косвенно (через природные факторы) воздействовать на тактики Р, В.Т., а результате их действия и взаимодействия - на динамику эпифитотического процесса (ЭП) и численность вредных организмов в экосистемах.
Использование этих двух методических положений позволяет по- новому рассмотреть механизм действия агротехнических приемов, повысить их результативность в задействовании механизмов длительной саморегуляции и оптимизации фитосанитарного состояния агроэкосистем.
2.2 Использование экологической классификации вредных организмов для повышения эффективности агротехнических приемов
Все биологическое разнообразие вредных организмов можно объединить в четыре крупные группы экологических эквивалентов, имеющие схожие эволюционно-экологические признаки жизнедеятельности в экосистемах.
При этом используются три критерия:
1) основные экологические ниши в экосистемах;
2) сходные механизмы передачи для видов, имеющих малоподвижный образ жизни (вирусы, бактерии, грибы, сорные растения) или способы активного передвижения для видов с подвижным образом (насекомые, нематоды, грызуны):
3) соответствие положения основной экологической ниши в экосистемах механизму передачи (передвижения) вредных организмов, обеспечивающих непрерывность жизненного цикла.
Эти критерии отражают особенности адаптаций экологических экви- валентов к таким фундаментальным категориям как пространство и время в ходе эволюционного становления их жизненного цикла в экосистемах. Эти особенности следует рассматривать, используя экологическую классификацию вредных организмов.
У вредных организмов - экологических эквивалентов первой группы все тактики жизненного цикла (Р, В, Т) проходят преимущественно в почве. Отклонение тактик жизнедеятельности, например, встреча партнеров при размножении в стадии имаго у фитофагов или полового размножения многолетних сорняков сопряжено с выходом в наземно-воздушную среду. Однако основные энергетические ресурсы для размножения эти вредные организмы получают из подземных органов, их основной трофической ниши, а почва как среда обитания обеспечивает их выживаемость, снабжая также необходимыми питательными и физиологически активными веществами как вредных организмов (особенно сорняков), так и растений-хозяев.
Многие вредные организмы (нематоды, возбудители килы капусты, рака картофеля) вообще не выходят в наземно-воздушную среду и весь жизненный цикл их проходит на (в) подземных органах растений и в почве.
Для защиты растений от почвенных вредных организмов агротех- ническими приемами важно снижать их численность в почве ниже экономического порога вредоносности (ЭПВ) или статистического порога вредоносности (ПВ)
Применению агротехнических приемов предшествует составление фитосанитарных почвенных картограмм (ФПК), согласно которым все обследованные почвы классифицируются по степени заселенности вредными оргнаизмами.
- свободные от вредных организмов;
- заселенные ниже ПВ (практически здоровые);
- заселенные выше ПВ в умеренной степени (превышение ПВ в 1.5-2 раза);
- заселенные выше ПВ в высокой степени (превышение ПВ в 3-5раз)
Рис. 2.2.1 Фитопатологическая почвенная картограмма (ФПК) заселенности полей возбудителем обыкновенной корневой гнили в совхозе "Никоновский" Новосибирской области
При заселении почв под яровую пшеницу и ячмень В. sorokiniana ниже ПВ применение дополнительных мер по оздоровлению почв не требуется. На таких полях рекомендуется размещать интенсивные технологии, семеноводческие посевы, особенно ценные сорта сильной яровой пшеницы.
При мселенности почвы возбудителем выше ПВ в умеренной степени рекомендуется предусмотреть возможность усовершенствования структуры посевных площадей с введением в севообороты пара и фитосанитарных культур: кукурузы, зернобобовых, картофеля, гречихи, рапса, овса.
Роль пара повышается при внесении фосфорного удобрения. Хорошие
результаты дает систематическое внесение органических удобрений под пропашные культуры согласно ротации севооборота.
Для подавления патогена в почве целесообразно оставлять высокий срез стерни или вносить солому совместно с азотными удобрениями (8- 10 кг/т азота в форме минеральных удобрений или жидкого навоза для активизации сапротрофной почвенной микрофлоры. При этом аммонийные формы азотного удобрения более эффективны по сравнению с нитратными. Большое значение имеет комплекс агротехнических приемов, повышающий устойчивость растений к инфекции (посев крупной фракцией протравленных семян, внесе-
ние фосфорных удобрений, оптимальная глубина заделки семян и
соответствующая ей предпосевная обработка почвы).
При заселенности почв возбудителем выше ПВ в сильной степени необходим срочный "биологический ремонт" полей. Нужно внесение повышенных доз органических удобрений (50-80 т/га). Благодаря активизации
сапрофитной и антагонистической почвенной микрофлоры в течение 3—5 лет происходит биологическое очищение почв от патогена. На этих полях в течение 2—3 лет не рекомендуют размещать яровую пшеницу и ячмень, особенно при интенсивных технологиях их возделывания, а отводить их под многолетние травы, бобовые, кукурузу и другие фитосанитарные культуры.
Максимальная прибавка зерна от основного минерального удобрения обеспечивается внесением его на поля, свободные от возбудителя или заселенные ниже порога вредоносности (такие поля в обследованных хозяйствах Западной Сибири составляют около 49 %). И случае инфицирования полей выше допустимого уровня отдача от удобрений снижается.
Большое значение имеет обогащение ризосферы растений антагонистами путем обработки семян биопрепаратами типа триходермина.
Предлагаемый метод составления ФПК проверен на 49 популяциях возбудителя в разных географических пунктах Западной Сибири Высокая производительность труда при его использовании позволяем проводить широкие обследования и заблаговременно, в осенне-зимний период, предвидеть вредоносность болезней, своевременно спланировать и организовать защиту растений.
Этот метод апробирован в широкой производственной практике и дает надежные результаты при удовлетворительной точности [23].
Жизненный цикл почвенных, или корне-клубневых, вредных организмов частично связан с надземными органами растений (вегетативными, генеративными), а также сосудисто-проводящей системой, которые служат их дополнительными экологическими нишами (см. подгруппы 1.2 и 1.3 классификации). Основной же экологической нишей для всех подгрупп почвенных вредных организмов являются подземные органы растений. Поэтому задача агротехнического метода состоит в задействовании механизмов саморегуляции фитосанитарного состояния почв путем повышения преимущественно их гумусности и супрессивности. Это обепечивается внесением органических удобрений (навоза, соломы, сидератов, возделывания промежуточных культур), введением фитосанитарных севооборотов и другими приемами, как это показано выше на примере В. sorokiniana.
У вредных организмов - экологических эквивалентов второй группы основными факторами передачи (для фитопатогенов) служат воздушные течения и капли дождя, а для фитофагов - активное передвижение благодаря способности их к полету с использованием внешнего источника энергии - кинетической энергии воздушных течений.
Все наземно-воздушные вредные организмы питаются надземными вегетативными органами растений (листьями, стеблями), а также значительную часть жизненного цикла проводят на (в) этих органах, размножаясь и выполняя другие жизненные функции. Поэтому именно листья и стебли служат их основной экологической нишей, а дополнительной - генеративные органы и редко сосудисто-проводящая система растений (рис. 8).
При использовании пестицидов наиболее часто против наземно- воздушных вредных организмов отмечается замещение основных эко- логических ниш прежде всего видовыми популяциями, входящими в сообщество (группу) экологических эквивалентов, например, на яровой пшенице среди возбудителей листо-стеблевых инфекций Septoria nodorum, S. tritici, Pyrenophora tritici-repentis. При вытеснении из экологической ниши любого из этих видов происходит его замена другим. Поэтому применение односторонних мер против одного вида бывает малорезультативным.
Задача экологического метода защиты растений от наземно-воздушных вредных организмолв состоит в задействовании против них преимущественно двойных механизмов саморегуляции:
- физиологической устойчивости, выносливости (адаптивности) конкурентной способности растений;
- саморегуляции численности преимущественно фитофагов в системе триотрофа: растения-фитофаги-энтофаги
Рис. 2.2.2. Заражение листового аппарата пшеницы возбудителем
мучнистой росы (Erysiphe graminis)
У третьей группы вредных организмов - экологических эквивалентов основным фактором передачи во времени служат генеративные органы растений - семена, а дополнительными - воздушные течения, прямой контакт (фитопатогены) или активное передвижение (фитофаги).
Основной экологической нишей, где происходит размножение, питание и (или) выживание вредных организмов этой группы, являются генеративные органы растений (цветки, стручки) и семена нового поколения (дочерних) растений. Жизненный цикл семенных вредных организмов адаптирован к циркуляции в агроэкосистемах по схеме: маточные растения - потомки (дочерние растения)- новые маточные растения.
Задача агротехнического метода против семенных вредных организмов состоит в создании фонда здорового посевного (посадочного) материала или в снижении численности вредных организмов ниже ПВ или ЭПВ.
К четвертой группе вредных организмов - экологических эквивалентов принадлежат вирусные и микоплазменные болезни, возбудители которых циркулируют в агроэкосистемах с помощью преимущественно насекомых. Их основной экологической нишей служат ситовидные трубки и паренхима флоэмы, а также прилегающие к ней клетки, откуда они извлекаются насекомыми (тлями, цикадками) с помощью колюще-сосущего ротового аппарата и переносятся в процессе питания на (в) здоровые растения в течение сезона и реже из года в год. Дополнительная передача вирусов во времени от одного поколения растений-хозяев к другому происходит через запасающие генеративные, а особенно вегетативные органы растений.
Задача экологического метода в защите растений от трансмиссивных инфекций состоит в создании фонда здорового посадочного (семенного) материала, а также ограничений численности и активности переносчиков, обеспечивающих преимущественно горизонтальную передачу вирусов в течение сезона от одной популяции растений-хозяев к другой.
Экологическая классификация вредных организмов позволяет системно разрабатывать защитные мероприятия по оздоровлению органов растений в разных средах (почва, наземно-воздушная среда):
- корневую систему, клубнекорнеплоды - путем повышении супрессивности (оздоровления) почв против почвенных вредных организмов;
- надземные органы (листья, стебли) - путем создания условий для нормального физиологического состояния растений, их выносливости, адаптивности и конкурентной способности против наземно-воздушных и почвенных вредных организмов, а также активизации полезной деятельности энтомофагов;
- запасающие органы - путем создания в процессе семеноводства фонда здоровых семян (посадочного материала);
- здоровую сосудисто-проводящую систему растений - путем проведения комплекса защитных мероприятий от вирусных и микоплазменных заболеваний, в том числе и безвирусного семеноводства, а также обспечить качество сельскохозяйственной продукции в соответствии с требованиями ГОСТов и Сертификатов.
2.3 Использование модели эпифитотического процесса (ЭП) для определения механизма действия экологических приемов
При рассмотрении роли экологических приемов в защите растений важен системный подход. Этот подход находит в последнее время все большее
применение при решении разнообразных проблем в сельском хозяйстве, особенно проблем экологии. Главная особенность системного подхода (анализа) состоит в том, что он адресуется к системе в целом. Вопреки сложившемуся мнению, системный анализ - это математический прием, а стратегия исследований, которая формирует идеи для управления системой и принятия решений научно- обоснованного действия, оценки преимущества того или иного варианта действия. Можно выделить две чрезвычайно важные методологические особенности системного подхода для защиты растений от вредных организмов.
Первая методологическая особенность состоит в том, что анализ биологических систем, синтез и управление ими должны идти от высших уровней к низшим. Высшими уровнями организации биологических систем в защите растений являются сообщества вредных организмов (возбудителей болезней, вредителей, сорняков) на уровне агроэкосистем (полей,севооборотов, агроландшафтов), а низшими - популяции отдельных вредных организмов. Поэтому агротехнические приемы, оптимизирующие фитосанитарное состояние по отдельным вредным организмам (низший уровень организации биологических систем), не должны ухудшать фитосанитарное состояние аэроэкосистем по сообществу вредных организмов в целом. Учитывая, что конечном задачей защиты растений от вредных организмов является повышение урожая и качества сельскохозяйственной продукции, правомерность такого подхода очевидна.
Вторая методологическоая особенность системного подхода состоит в акценте не на структурную, а на функциональную модель экосистемы.
В фитопатологии общепринятой является структурная модель экосистемы инфекционных болезней растений, которая была предложена Я. Ван дер Планком. По его представлению, обычная экосистема болезней растений — это треугольник: растения – хозяева (пшеница, рожь, рис и др.), патогены (грибы, бактерии, вирусы и др. и окружающая среда (дожди, температура, фунгициды, агротехнические приемы и др). Считается, что все части экосистемы взаимодействуют и одинаково важны. Затем к трем указанным компонентам был добавлен фактор времени. Модель превратилась в тетраэдер, или пирамиду.
Впоследствии был признан целесообразным учет антропогенного фактора (человек), представленный в модели в виде перпендикуляра. Однако эти модели нельзя рассматривать как функциональные, а следовательно, и экологические. По определению Ю. Одума, экологическим модель может быть только функциональной. Р.А. Робинсон подчеркивал важность различий между структурой и функцией (поведением), проводя аналогию с вычислительной техникой, где структура называется устройством, а поведение — программой. При этом совершенно различные устройства могут иметь одинаковые программы. Учитывая недостатки известных моделей экосистем инфекционных болезней растений для решения проблем защиты растений на экологической основе, В. А. Чулкина [29] предложила эпифитотиологическую (экологическую) модель инфекционных болезней растений, или модель эпифитотического процесса, которая с некоторыми изменениями применима для всех вредных организмов.
Модель ЭП отражает взаимодействие эволюционно-экологических тактик жизненного цикла вредных организмов (Р, В, Т) с природными и антропогенными факторами окружающей среды в экосистемах. Она состоит из подсистем внутренних (специфических) и внешних (неспецифических) факторов, обусловливающих динамику численности вредных организмов и динамику ЭП, который выражается в показателях распространенности и индекса развития заболеваний растений в популяции.
Распространенность ЭП определяется по формуле: Р = п • 100/N
где
Р — частота поражения (повреждения) растений или их органов вредными орга низмами в посевах сельскохозяйственных культур в %;
п — количество пораженных (поврежденных) растений в пробе;
N — общее количество растений в пробе;
100 — перевод показателей в %
Индекс развития заболевания растений вычисляется по формулам:
R1 = £ ab/N u R2 = E(ab) 100/NK
Формулу R, применяют, когда учет проводят по балловым шкалам поражения (повреждения) растений или их органов, a R2 когда показатели из балловой оценки переводят в процентную категорию, В обеих формулах введены следующие обозначения: R1,2 — индекс развития заболевания растений в популяции в процентах или баллах;
Eab — сумма произведений числа растений на соответствующий им балл или процент поражения или (повреждения);
N — общее количество учетных растений;
К — высший балл учетной шкалы;
100 — коэффициент перевода показателей в %
Механизм действия агротехнических приемов на распространенное и индекс развития ЭП рассматривается по схеме:
1) прием — внутренние факторы (источник воспроизводства вредных организмов, факторы передачи, восприимчивость растений тактики Р, В, Т вредных организмов) — ЭП;
2) прием – природные факторы абиотической (температура, влажность, концетрация солей и др.) или биотической (энтомофаги, агтагонисты и др.) природы – внутренние факторы - ЭП
В первом случае действие агротехнических приемов на внутренние факторы ЭП прямое, во втором — опосредованное через природные факторы. Знание механизма действия агротехнических приемов дап "ключ" к управлению внутренними факторами ЭП, которые представляют собою проявление тактик Р (источник воспроизводстин вредных организмов), В (факторы выживания во времени и в про странстве) и Т (восприимчивость растений к вредным организмам).
Для управления ЭП формулируется одна из задач:
- ликвидировать ЭП или популяцию вредного организма;
- снизить заболеваемость растений (проявление ЭП) или числен ность вредных организмов до уровня ПВ или ЭПВ.
Решение первой задачи достигается, если агротехнические приемы разорвут цепь внутренних факторов ЭП путем изъятия любого звена (источника воспроизводства вредных организмов, факторов не i редачи во времени и (или) в пространстве — восприимчивые расте ния). Практически эта задача решается при выведении сортов с вертикальной устойчивостью, заменой в севооборотах восприимчивых культур на устойчивые.
Однако реально в практике решается преимущественно вторая задача. Экологический подход в защите растений направлен не на уничтожение вредных организмов, а поддержание их численности (поражения и повреждения растений) ниже ПВ и (или) ЭПВ. Если критериями являются количественные показатели ПВ, то задача сводится к снижению ущерба до статистически несущественного уровня при НСР05 (вероятность 95%). Если критерием служит ЭПВ, задача дополняется необходимостью получения окупаемости, а лучше — прибыли от проводимых мероприятий. В обоих случаях необходимо определение количественных показателей ПВ и ЭПВ по отдельным вредным организмам и их сообществам.
Для повышения эффективности агротехнического метода важно про. водить целенаправленную оптимизацию и интеграцию действия отделимых приемов на тактики Р, В, Т. Необходимость оптимизации отдельных приемов обусловлена возможной разнонаправленностью их действия на тактики Р, В, Т: проявление одной тактики стимулируся, а другой подавляется, а в результате проявление ЭП не изменится или даже возрастает. Например, при посеве хлебных злаков по| пару, который способствует очищению почвы от многих вредных организмов, а также накапливает влагу и элементы питания, почва утрачивает значение фактора передачи вредных организмов во времени, так как их численность становится ниже ПВ и ЭПВ. Но одновременно по пару образуется избыток нитратов, резко повышающий жизнеспособность (агрессивность) оставшихся популяций вредных организмов, а также восприимчивость к ним растений. Негативное действие нитратов нейтрализуется фосфорными удобрениями. В этом случае улучшение (оптимизация) фитосанитарного состояния почвы после пара реализуется в снижении проявления ЭП на уровне, ниже или близком к ПВ.
Кроме оптимизации действия агротехнических приемов, важна ин- теграция их действия на тактики Р, В, Т для достижения необходимого эффекта. Эта задача решается интеграцией действий приемов с одина- ковым спектром. Так, например, оздоровлению почв от возбудителей корневых гнилей способствует целый комплекс мероприятий: введение фитосанитарных севооборотов, исключение повторного возделывания восприимчивых культур, подбор фитосанитарных предшественников, инесение органических и минеральных удобрений. Интеграции действия этих приемов обеспечивает максимальную эффективность по оздоровлению почв.
После оптимизации и интеграции действия экологических приемом на тактики Р, В, Т сообщества вредных организмов по модели ЭП эти приемы включаются в общую технологию возделывания сельскохозяйственных культур, обеспечивая длительную стабилизации и оптимизацию фитосанитарного состояния агроэкосистем.
магистрант должен знать:
- основы классификации методов на фундаментальные и оперативные,
- достоинства и задачи экологического метода в технологиях возделывания сельскохозяйственных культур;
- методологию выяснения механизма действия экологических приемов с помощью модели ЭП;
- экологическую классификацию вредных организмов и задачи экологического метода в защите растений от вредных организмов — экологических эквивалентов: почвенных, или корне-клубневых; наземно-воздушных, или листо-стеблевых, семенных, трансмиссивных;
- методологию управления проявлением ЭП ниже ПВ и ЭПВ.
магистрант должен уметь:
- использовать модель ЭП для оптимизации и интеграции действия экологических приемов.
1. В чем состоят достоинства экологического метода защиты растений?
2. К каким методам (фундаментальным или оперативным) относится экологический метод и почему?
3 В чем состоят задачи экологического метода в контроле почвенных вредных организмов?
4. В чем состоят задачи экологического метода в контроле наземно-воздушных вредных организмов?
5. В чем состоят задачи экологического метода в контроле семенных и трансмиссивных вредных организмов?
ГЛАВА 3. КОНСТРУИРОВАНИЕ АГРОЭКОСИСТЕМЫ
В ЦЕЛЯХ ЗАЩИТЫ РАСТЕНИЙ
Под агроэкосистемой понимают совокупности растений, животных и микроорганизмов с их местообитаниями, измененные и используемые в процессе земледельческой деятельности человека.
Элементарным объектом агроэкосистем является посев сельскохозяйственной культуры- (поле), к которому также применяют термин "агроценоз. Севооборот — это совокупность элементарных агроэкосистем оказывающих друг на друга существенное влияние, а поэтому зависящих друг от друга. Вследствие этого севооборот приобретает н единого целого, которое также правомерно рассматривают как агроэкосистему, но более высокого порядка. Следующим территориальным образованием является агроландшафт, который характеризуется различной экспозицией рельефа, высотой над уровнем моря, сетью рек и ручьев. Компоненты ландшафта как экосистемы высокого порядка находятся в системной связи друг с другом, выступая также как специфическое единое целое с характерным гидрологическим режимом, почвенно-климатическими условиями, сообществом растений, животных и организмов, сформировавшихся в процессе эволюции (естественный ландшафт) и измененных под влиянием земледелия (агроландшафт).
Вредные opганизмы в большинстве случаев заселяли агроэкосистемы по мере развития земледелия, сохранив "генетическую память" своей связи с естественными экосистемами, которые служат их постоянными или временными стациями. Это свидетельствует о необходимости преобразования не только агроэкосистем (посевов отдельных сельскохозяйственных культур), но и севооборотов, и агроландшафтов в целях защиты растений.
3.1 Механизмы действия севооборотов
Севооборотом называется научно обоснованное чередование сельскохозяйственных культур и паров во времени и в пространстве (на полях).
Введение и освоение севооборотов предусматривает проведение организационно-хозяйственных, агротехнических и землеустроительных мероприятий в соответствии с перспективным планом развитии хозяйства и его специализацией.
При составлении перспективного плана определяются структуа посевных площадей, схемы севооборотов (полевых, кормовых, овощных, специальных), число полей в севообороте, их размер и чередование сельскохозяйственных культур. Перечень сельскохозяйственных культур и паров в порядке их чередования в севообороте называется схемой севооборота. В ней устанавливается последовательность культур и паров в севообороте.
Чередование культур во времени означает смену одних растений другими на данном поле, а чередование в пространстве заключается в том, что каждая культура и пар проходят через все поля севооборота. Период, в течение которого культуры и пар проходят через каж дое поле в соответствии со схемой севооборота, называется ротацией. Продолжительность ротации (число лет) обычно равно числу полей, в севообороте, например, в семипольном севообороте - семи годам
Сельскохозяйственную культуру или пар, занимавшие данное поле в предыдущем году, называют предшественником. Культуры, выращиваемые длительное время на одних и тех же полях, называют бессменными. Если в хозяйстве возделывают одну культуру, то ее называют. монокультурой Часто этими терминами пользуются как синонимами, однако если монокультура прерывается паром, то она уже не считается бессменной.
По мнению А. А. Жученко [10], сложившиеся в настоящее время севообороты вошли в противоречие с принципами адаптивного растениеводства и адаптивно-ландшафтного земледелия. Это случилось потому, что структура посевных площадей в них определялась преимущественно государственными заданиями по закупкам сельскохозяйственной продукции без должного научного агроэкологического районирования сельскохозяйственных культур.
При агроэкологическом районировании растения и их специфические требования к условиям окружающей среды являются опреляющими, центральными факторами районирования территории, а другие факторы - почва, климат учитываются только в связи с растниями в системе "растение - среда".
С 1983 года действует методика ФАО по экологическому микро районированию территории, которая предусматривает учет следующих показателей:
- радиационный, температурный и водный режимы (включая влаж- ность воздуха) на разных этапах роста и развития сельскохозяйственных растений (особенно в "критические" периоды онтогенеза);
- степень аэрации почвы и доступность питательных веществ;
- условия обитания корневой системы (глубина корнеобитаемого слоя, легкость проникновения корней);
- факторы, определяющие всхожесть семян (образование корки,эрозия почвы), и факторы, необходимые для нормальной вегетации сельскохозяйственных культур;
- возможность затопления и подтопления;
- содержание в почве токсических веществ и солей, рН почвы,
- вероятность проявления абиотических (заморозки, морозы, суховеи, град и пр.) и биотических (болезни, вредители, сорняки) стрессов.
Из 35 тысяч видов растений дикой природы культивируется примерно 150 видов, 15 из них занимают большую часть площади пашни. Основные виды растений, возделываемых в агроэкосистемах, располагаются в следующем порядке по их важности для человека: рис, пшеница, кукуруза, картофель, ячмень, соя, овес, сорго, просо, сахарный тростник, сахарная свекла, рожь, арахис, кормовые бобы, горох, вика.
Наиболее распространены злаковые. Почти все перечисленные культуры выращивают при повторном возделывании в севооборотах и (или) в бессменной культуре в зависимости от почвенно-климатических условий и специализации сельского хозяйства.
Бесменное возделывание культур привело к образованию гигантского кукурузного пояса в средней полосе США, бескрайних пшеничных полей Казахстана и Сибири, "белого моря" хлопчатника Средней Азии. В Англии из 4,9 млн га пашни 3,6 млн (73 %) заняты пшеницей и ячменем. Аналогичная ситуация характерна и для других стран.
При специализации сельскохозяйственного производства отмечены следующие преимущества:
1) снижается удельная потребность в технических средствах;
2) появляется больше возможностей для применения комплексной механизации и сельского хозяйства;
3. снижается удельная потребность в специалистах, все больше повышается эффективность их использования;
4. расширяются возможности для производства товаров высокого качества, реализуемых по более низкой цене.
Негативные стороны повторных и особенно бессменных посевов сельскохозяйственных культур приводят к снижению их урожайности. Д.Н. Прянишников в свое время объединил причины этого в четыре группы:
1) причины химического поярдка - различия в химическом составе растений и особенно в потреблении ими питательных веществ;
2) причины физического порядка - различия в состоянии почвы и ее влажности после уборки разных культур;
3) причины биологического порядка - разное отношение культур к болезням, вредителям и сорнякам;
4) причины экономического порядка - различия в количестве и распределении во времени труда, которого требуют культуры, их различное значение для хозяйств.
Эти положения в настоящее время дополнены новыми данными. В интенсивном земледелии при использовании минеральных удобрений и пестицидов неблагоприятное последействие бессменных и повторных посевов ослабляется, но при этом требуются дополнительные затраты энергии. Повторные посевы хорошо переносят кукуруза, картофель, горохо-вико-овсяные смеси на зеленый корм. Наиболее чувсвительны к повторному возделыванию подсолнечник, лен, горох и пшеница.
В бессменных посевах чувствительных к ним культур отмечены утомление и токсикоз почв, которые обусловлены многими причинами:
1) односторонним истощением минеральных элементов питания;
2) накоплением в почве токсических аллопатических выделений самих растений типа углекислот, этилена, терпенов, органических кислот, алкалоидов и др.;
3) накоплением фитотоксических метаболитов, образуемых микроорганизмами: бактериями родов Pseudomonas, Bacillus и др., акти номицетами родов Actinomyces, Streptomyces, Mycobacterium, грибами родов Penicillum, Fusarium, Aspergillus и др.;
4) накоплением возбудителей корневых гнилей.
По данным ФАО, "почвоутомление" охватывает сейчас около 1250 млн га сельскохозяйственных угодий и является основной причиной потерь до 25 % мирового урожая сельскохозяйственной продукции.
По широте, глубине и разнообразию действия на сельскохозяйственные растения, биологические сообщества и почву севооборот не имеет себе равных среди агротехнических мероприятий.
Севообороты должны выполнять несколько функций:
- продукционную (повышение урожайности и его качества);
- ресурсоэнергосберегающую;
- противоэрозионную;
- почвоулучшающую;
- фитосанитарную.
Севооборот, задавая видовую и пространственную структуру агроэкосистем, является основным формообразующим фактором. Неграмотно составленный севооборот будет ежегодно приводить к paзмножению вредных видов и требовать вложения дополнительный средств в минеральные удобрения, средства защиты растений, приводить к загрязнению среды и экономическим издержкам. В то время как научно-обоснованный выбор культур, их чередование и обоснованное пространственное размещение может обеспечить стабильное функционирование агроэкосистемы без вспышек размножения вредных видов. Для этого важно знать механизм действия севооборота на разные экологические группы вредных организмов и на этой основе конструировать фитосанитарные севообороты.
3.2 Влияние севооборотов на развитие почвенных,
или корне-клубневых, вредных организмов
Характерной особенностью почвенных вредных организмов является 'приуроченность их жизненного цикла к почве. Почва как экологическая среда существенно отличается от других сред. Ее буферное действие значительно препятствует резкому колебанию температуры и влажности no сравнению с воздушной средой. Уже на глубине нескольких сантиметров в почве устанавливаются климатически более выравненные условия, чем в атмосфере. Радиация сюда не проникает. Изменения температуры никогда не бывают скачкообразными.
Болшее время года в почве имеются благоприятные условия для протекания микробиологических процессов. Общее количество микрофлоры (бактерий, актиномицетов, грибов и др.) колеблется в разных почвах от нескольких сотен тысяч до нескольких миллиардов клеток на 1 г воздушно-сухой почвы.
По общей биомассе почвенные микроорганизмы составляют около 10 тысяч кг/га. Они представлены как прокариотами (бактерии, актомицеты, сине-зеленые водоросли), так и эукариотами (грибы, микроскопические водоросли, простейшие). Сама почва представляет собой четырехфазную систему, в состав которой входят литосфера (твердая фаза), гидросфера (жидкая фаза), атмосфера (газообразная фаза) а также биосфера, взаимодействующие друг с другом. Обменные процессы осуществляются в почве путем диффузии и адсорбции и протекают относительно медленно. Эти экологические характерис- тики почвы, особенно ее буферность и высокое насыщение биотой, существенно влияют на жизненный цикл вредных организмов. Их доля составляет около 20% от общего количества распространенных вредоносных болезней и вредителей сельскохозяйственных культур.
В насыщенной почвенной среде проявляется эффект плотности, а конкуренция очень остра. Оптимальной стратегией видов является расходование большого количества веществ и энергии на преодоление конкуренции, повышение собственной выживаемости и на продуцирование более конкурентоспособных потомков, то есть приобретение характерныъ черт К-стратегов.
Для выживания и сохранения во времени возбудители корневых инфекций затрачивают адаптивные усилия на формирование специальгых покоящихся структур: ооспор, хламидоспор, телиоспор, склероций, цист и др. Покоящиеся структуры имеют толстую, обычно темной окраски, оболочку, содержат запасные питательные вещества (часто жиры). Покоящееся состояние пропагул служит защитной реакцией видов от спонтанного прорастания в конкурентной почвенной среде, предохраняя их от гибели. Это состояние получило название фунгистазиса. В таком состоянии обмен веществ покоящихся структур (пропагул) со средой понижен или отсутствует вовсе, про цессы расхода энергии идут за счет запасных веществ пропагул, накопленных в период паразитирования на(в) растениях-хозяевах. Это позволяет покоящимся пропагулам длительное время выживать в почве в отсутствии растений-хозяев
В засушливых условиях возрастает агрессивность и вредоносность фитофагов, фитопатогенов и сорняков, но особенно — фузариозно- гельминтоспориозных корневых гнилей. Это сопровождается массовым сбросом (редукцией) колосков и цветков. Чем выше разитие заболеваний, тем выше редукция этих органов. Специальные исследования показали, что редукция колосков и цветков яровой пшеницы во время летней засухи составляет:
- при поражении корневыми гнилями в слабой степени 8—26 %;
- в средней степени – 23-30%;
- в сильной – 44-76%;
Тем самым корневые гнили в сочетании с летней засухой способны из-за слабой адаптации растений снизить потенциальную озерненность колоса в 1.5-1.8 раза.
Степень развития корневых гнилей коррелирует с заселенностью доминирующим возбудителем - В. sorokiniana, подчиняясь закономерностям, характерным для почвенных фитопатогенов и, вероятно, фитофагов.
Эта проблема может быть в значительной мере решена путем введения фитосанитарных севооборотов.
При конструировании фитосанитарных севооборотов важно учитывать как минимум пять основных факторов, которые определяют их оздоравливающее воздействие на почвы
1. Степень насыщения севооборотов восприимчивыми культурами пределах научно-обоснованных норм. В зонах производства товарного зерна яровой пшеницы, например, насыщение полевых севооборотов данной культурой изменяется от 40 % до 100 % (бессменные noceвы) По мере насыщения севооборотов яровой пшеницей ее фитосанитарное состояние ухудшается, в первую очередь по специализированному комплексу вредных организмов: поражению фузариозно-гельминтоспориозными корневыми гнилями, овсяной цистообразующей' нематодой (популяции возрастают в почве в 5—6 раз), повреждени внутристеблевыми вредителями, пшеничным трипсом, засоренностью овсюгом (увеличение в 1,5—3 и более раз). Самое неблагоприяное фитосанитарное состояние почв при наступлении явления их "утомления" отмечается как правило при бессменных посевах. При этом выявлено две закономерности ЭП в бессменных посевах сельскохозяйственных культур (рис. 3.2.1).
Рис. 3.2.1 Различные динамики эпифитотического процесса почвенных инфекции при бессменном возделывании сельскохозяйственных культур:
1 — необратимая модель динамики болезней; 2 — обратимая модель динамики болезней
2. Фитосанитарная активность предшественников. При введении в севообороты (временно или постоянно) фитосанитарных предшедшественников достигается существенное оздоровление почв от почвенных вредных организмов, особенно возбудителей корневых гнилей и нематод, а также от части наземно-воздушных биотических стрессов.
Наиболее эффективно почву от возбудителя гельминтоспориозной корневой гнили очищают соя и расп, а от овсяной цистообразующей нематоды – многолетние бобовые травы. За три года возделывания клевера, например, популяция овсяной нематоды уменьшается на 90%.
Таблица 3.2.1 Фитосанитарная оценка предшественников яровой пшеницы
|
Оценка |
Культуры |
|
Лучшие |
Соя, пар, рапс, горчица, люцерна, клевер при летней запашке |
|
Хорошие |
Кукуруза, горох, вика, донник, вико-овсяная смесь, подсол нечник, овес, озимая рожь по пару |
|
Удовлетворительные |
Повторные посевы пшеницы по пару и кукурузе, зернобобо вые, ячмень, многолетние злаковые травы |
|
Плохие |
Бессменные посевы |
В посевах пшеницы по вике накапливается повышенная численность хищных насекомых (кокцинеллид, хищных клопов, сирфид\ сетчатокрылых), которые мигрируют на яровую пшеницу и другие поля севооборота, обогащая агроэкосистемы полезной энтомофауной.
Фитосанитарная эффективность предшественников в оптимизации фитосанитарного состояния почвы и посевов изменяется по зонам Максимальная фитосанитарная эффективность пара проявляется в зернопаровых севооборотах типа пар - пшеница - пшеница в степной зоне и уменьшается в лесостепи, например, Северного Зауралья, где фитосанитарный эффект пара по оздоровлению почв В. sorokiniana уступает овсу. В степной зоне пар активно аккумулирует влагу в слое 0-100 см на уровне 85-100 мм. Эта величина возрастает до 30% при дополнительном использовании снегозадержания агрегатами типа СВУ-2,6, а также кулис.
Паровые предшественники улучшают фитосанитарное состояние почвы в результате минерализации инфицированных растительных остатков и прямой гибели пропагул возбудителей в почве. Супрессивность ноч повышается благодаря возрастанию численности и активности почвенной биоты, в том числе антагонистов.
Паровое поле - эффективный предшественник в снижении развития фузариозов (корневые гнили, вилт, поражение колоса и зерна)
Чистый пар снижает численность нематод, проволочников, ложнопроволочников, запас семян сорняков, а также истощает запасающие вегетативные органы многолетних сорняков (осотов, пырея). Выживаемость проволочников в пару зависит от обилия хищных жужелиц. На полях под черным паром, где пищи мало, а жужелиц обычно много, до конца развития (фаза имаго) выживает лишь 8 % проволочников от исходной численности. Под многолетними травами (клеверище) выживает проволочников 40-57 %, или в 5-8 раз больше.
3. Длительность ротации севооборота. Этот фитосанитарный эффект
обусловлен длительностью выживания вредных организмов в почве.
Оказалось, что перерыв в возделывании капусты в течение 3-х лет практически оздоравливал почву от возбудителя. При этом урожайность возрастала на 63 %. Однако чаще из-за более низкой супрессивности почв этот перерыв увеличивается до 4—5 лет.
Севооборот служит наиболее простым и радикальным способом борьбы с такими опасными вредными организмами как свекловичная, картофельная и овсяная цистообразующие нематоды.
Растениями-хозяевами овсяной цистообразующей нематоды являются овес, пшеница, ячмень, сорняки из семейства злаковых (овсюг). Фитосанитарными культурами, очищающими в севообороте почву от этого вредного организма, служат сахарная свекла, картофель, люцерна, горох, вика, кукуруза, многолетние травы, пар (черный, чистый).
4. Изменение водного, микробиологического, нитратного, фосфор- ню н и других режимов почв под влиянием технологий возделывания сельскохозяйственных культур по предшественникам.
Свойства почвы в севообороте оказывали большее влияние на заболеваемость подземных, нежели надземных органов (табл. 3.2.2).
Таблица 3.2.2. Влияние факторов в севообороте на развитие обыкновенной гнили подземных и надземных органов
|
Фактор |
Число достоверных коэффициентов корреляции, % |
Знак коэффициента корреляции |
|
|
подземные органы |
надземные органы |
||
|
Плотность популяции конидий |
83,3 |
55,0 |
+ |
|
возбудителя в 1 г возд.- сухой |
|
|
|
|
почвы |
|
|
|
|
Численность микрофлоры, в том |
63,5 |
40,5 |
- |
|
числе антагонистов, тыс/г абс. |
|
|
|
|
сухой почвы |
|
|
|
|
Содержание питательных |
|
|
|
|
веществ |
|
|
|
|
Р205, мг/кг почвы |
88,9 |
40,0 |
- |
|
N03, мг/кг почвы |
76,7 |
60,0 |
+ |
|
Продуктивная влага, мм |
50,8 |
77,5 |
- |
Таким образом, введение фитосанитарных севооборотов является наиболее простым, надежным, фундаментальным способом оздоровления почв от всех почвенных, или корне-клубневых, вредных организмов. Эта задача решается на основе фитосанитарных почвенных картограмм (ФПК), которые должны составляться как минимум один раз за ротацию севооборота.
Для объективной оценки фитосанитарного состояния пахотных почв его следует сравнивать с почвами целинных и залежных участков (естественные экосистемы), которые находятся на той же почвенной разности, что и севооборот. Равновесная численность вредных организмов в естественной экосистеме принимается за эталон ПВ. Экспериментальные данные подтверждают, что уровень ПВ целинных участков и агроэкосистем резко не различается, а поэтому использование такого эталона вполне правомерно.
Оздоровление почв и стабильное поддержание численности вредных организмов ниже ПВ является фундаментальной основой общей длительной оптимизации фитосанитарного состояния агроэкосистем по всем экологическим группам вредных организмов, включая наземно-воздушные, или листостеблевые, семенные и трансмиссивные.
3.3 Оптимизация севооборотов и агроландшафтов в целях защиты растений от наземно-воздушных, или листо-стеблевых, вредных организмов
Наземно-воздушные, или листо-стеблевые вредные организмы составляют самую обширную группу: их доля от общего числа широко распространенных и вредоносных видов составляет среди возбудителей болезней 62 %, среди фитофагов — 78 %, а среди сорняков — около 80 %.
Жизненный цикл вредных организмов этой экологической группы на протяжении всего или большей части жизненного цикла протекает в воздушной среде. Они подвержены воздействию больших изменений солнечной радиации, температуры, влажности, осадков, ветра. Эти закономерности свойственны для воздушно-наземных, или листо-стеблевых, вредных организмов, которые приобрели признаки г- гратегов. Для них характерны максимальные затраты веществ и энергии на тактику размножения, выработка механизмов расселения в пространстве для поиска новых экологических ниш, способность к образу жизни в виде колоний при слабой выраженности внутривидовой и межвидовой конкуренции, сравнительно небольшие адаптивные усилия на тактики выживания и трофические связи в агроэкосистемах. Среди них много узкоспециализированных паразитов и фитофагов.
Современные агроэкосистемы и севообороты не обеспечивают ре- гуляцию численности вредных организмов ниже ЭПВ и ПВ. В отличие от естественных экосистем (целинные и залежные участки), среднняя численность вредных организмов в агроэкосистемах на несколько порядков выше. Часть фитофагов и факультативных сапротрофов (из нейтральных видов в естественных экосистемах) в агроэкосистемах превратились в опасных вредителей и возбудителей болезней.
Это положение четко проявилась в Сибири и Казахстане в период освоения целинных и залежных земель на примере фитофагов. В агроэкосистемах при более питательных однородных и обильных кормовых ресурсах численность многих, особенно специализированных видов резко возросла. Примером могут служить хлебные блошки (табл. 3.3.1).
Таблица 3.3.1 Численность хлебных блошек на 100 взмахов сачком, экземпляров (по Т. Г. Григорьевой)
|
Экосистема |
Целина и залежь |
||
|
ковыльная |
типчаковая |
пырейная |
|
|
Естественная Пшеница по распаханной целине и залежи (агроэкосистема) |
0,5 10,5 |
2,5 93,7 |
5,7 181,0 |
ЭПВ — 30 жуков на 100 взмахов сачком в фазах всходы—кущение
В агроэкосистемах пшеничного поля численность хлебных блошек возросла в 21-38 раз по сравнению с залежными участками, превысив ЭПВ типчаковой и пырейной залежи в 3-6 раз. Такие же закономерности выявлены в отношении серой зерновой совки, клопов, тлей, злаковых мух, саранчевых, возбудителей ржавчинных заболеваний и других листо-стеблевых инфекций.
Через 5-6 лет бессменной культуры пшеницы после распашки целинных и залежных земель в Сибири и Казахстане стимулирующее влияние однообразного пищевого субстрата в агроэкосистемах начало ослабевать и численность фитофагов стала сокращаться, стабилизируясь в разных агроэкосистемах на некотором среднем уровне при широкой амплитуде изменчивости: если в естественных экосистемах амплитуда изменчивости по биомассе популяций, например, составляла 20 %, то в агроэкосистемах возрастала до 2—3 раз.
В севообороте происходит снижение численности фитофагов, обладающих узкой трофической специализацией (приуроченностью к одному или нескольким близкородственным видам), слабой мигрирующей способностью, коротким жизненным циклом. Например, повреждаемость пшеницы серой зерновой совкой в Омской области составляла по пару 6—12 %, а по пшенице — 35—95 %. При введении в севооборот вико-овсяной смеси существенно уменьшается заселенность посевов гусеницами не только серой зерновой но и озимой совки, так как густой травостой создает неблагоприятные условия для откладки яиц бабочками.
Хлопко-люцерновые севообороты в Узбекистане, очищая почву от возбудителей вилта, ограничивают также размножение хлопковой совки. Для яиц и гусениц фитофага губительны укосы люцерны, а почвенные условия ухудшают перезимовку куколок.
Xлебная жужелица откладывает яйца только на стерне злаков. Ее личинки выживают тоже на этих посевах. При посеве пшеницы по пару, кукурузе, подсолнечнику повреждаемость пшеницы гусеницами совки снижается в 5—8 раз. Такая же ситуация складывается по южной стеблевой совке, которая откладывает яйца только на злаки, и только ими могут питаться гусеницы. При посеве пшеницы по пару повреждаемость пшеницы уменьшается до 11 % против 95 % при по- итрных посевах пшеницы.
Изменение предшественника решило проблему борьбы с жуком-кравчиком - серьезным вредителем подсолнечника на Украине, в Северной Осетии, Воронежской и Ростовской областях. Его вредоносность была обусловлена тем, что подсолнечник высевали по культурам, уплотняющим почву. При замене их на пропашные культуры численность вредителя снизилась ниже ПВ.
Сеиооборот оказывает огромное влияние на развитие возбудителей листо-стеблевых инфекций, воздействуя на разные тактики их жизнедеятельности: размножение, трофические связи при уменьшении числа восприимчивых растений, на факторы пространственной передачи при изоляции популяций больных и здоровых восприимчивых растений, а также на факторы передачи возбудителей во времени при ускорении минерализации инфицированных растительных остатков. Например, установлено более высокое поражение озимой пшеницы бурой ржавчиной по хлопчатнику и черному пару и относительно слабое - по кукурузе, подсолнечнику и пласту многолетних трав. Химический анализ растений показал, что в растениях по миру содержалось на 8,4 % больше нитратов во все фазы вегетации, а калия - меньше на 9,2%. Жизнеспособность урединиоспор по разным предшественникам также различна: по пару - 39,5 %, по подсолнечнику - 59 %, по кукурузе - 63,5 %.
При бессменном возделывании культур, а также в севооборотах с короткой ротацией создаются сплошные или рядом расположенные мас- | сивы генетически однородных растений, что обеспечивает высокую скорость нарастания эпифитотического процесса в короткие сроки. Так, возбудители септориоза и бурой ржавчины способны при благоприятных условиях за 7 дней увеличить распространенность ЭП от 0 до 100%, уничтожив листовой аппарат более, чем на 60%, вызывая снижение урожая на 25 %, или на 12 ц/га. В этом случае налив зерна происходит в результате функционирования зеленой поверхности колоса и стебля.
Севооборот повышает активность микрофлоры (в том числе антагонистической). Последняя создает условия для минерализации растительных остатков и воздействует на тактику выживания возбудителей болезней. Некоторое замедление процесса размножения возбудителей в севооборотах достигается выбраковкой (удалением) из посевов зараженных возбудителями отдельных растений, однако эта мера трудоемка и возможна на ограниченных площадях, например, в овощеводстве и на семеноводческих посевах.
Одним из важнейших и простых путей предотвращения засоренности полей является ежегодное чередование культур в севообороте. Независимо от вида культуры при переходе от бессменного посева к севообороту засоренность резко снижается, а урожайность возрастает.
Возделываемые культуры обладают разной конкурентной способностью к сорнякам в борьбе за свет, влагу и питательные элементы. Чем больше экологические требования сорняков совпадают с требованиями культурных растений, тем успешнее они развиваются в агроэкосистемах.
Конкурентоспособность к сорнякам сказывается на изменении ПВ по одним и тем же сорнякам, но в посевах разных культур, обладающих разной способностью подавлять сорные растения. Высокой конкурентной способностью обладает озимая рожь, озимая пшеница, многолетние травы. В средней степени это свойство выражено у ячменя, овса, люпина, кукурузы. Слабо противостоят сорнякам яровая пшеница, лен, картофель, сахарная свекла.
Зерновые, зернобобовые, лен в бессменных посевах могут сильно засоряться, снижая урожайность: при возрастании числа сорняков с 5 до 500 на 1 м2, урожайность пшеницы снижается на 63 %, льна - на 53 %, сахарной свеклы - на 86 %.
Большое значение в борьбе с сорняками имеют чистые пары и пары, занятые рано убираемыми культурами. Пар очищает почву от корней многолетников, снижает на 60-70 % запасы семян в почве Общая засоренность посевов снижается в 3-4 раза, а многолетними — в 10-15 раз.
Многолетние сорняки в большей мере развиваются на посевах поздно убираемых культур (кукурузы, сахарной свеклы, картофеля), озимые и зимующие сорняки - в посевах озимых зерновых и многолетних трав второго года жизни, а ранние яровые интенсивно развиваются и плодоносят в посевах яровых зерновых. Для многолетних и двулетних сорняков особенно благоприятные условия создаются на полях многолетних трав.
Роль севооборота в борьбе с сорняками возрастает в сочетании со способами основной и предпосевной обработок почвы под разные культуры. Так, сочетание возделывания пропашных культур в севообороте с междурядными обработками почвы позволяет в увлажненных зонах успешно бороться с сорняками даже в отсутствии чистого пара.
Бессменное возделывание сельскохозяйственных культур сплошного сева приводит к распространению приспособившихся к ним сорняков. Особенно сильно возрастает засоренность при повторных посевах яровых зерновых и льна. Выбирая оптимальный способ чередования культур и учи- тывая конкурентную способность культур к сорнякам, можно сформировать агроэкосистемы со сравнительно небольшим количеством в них сорняков, приближающимся к ПВ (табл. 3.3.2).
Культуры с длинным вегетационным периодом лучше размещать на полях чистых от овсюга и дикой конопли. На запыреенных и засоренных осотом, вспаханных рано на зябь плугом с предплужником участках, сеять надо рано узкорядным способом с повышенной нормой высева.
В короткоротационных севооборотах (3-4-х польных) типа: однолетние травы (рапс, горохо-овес в летние сроки сева) – кукуруза - ячмень возможно полное исключение гербицидов.
Таблица 3.3.2 Вредоносность сорняков в посевах сельскохозяйственных культур: урожайность при разной засоренности посевов {по С. А. Воробьеву, А. Н. Каштанову, А. М. Лыкову, И. П. Макарову)
|
культуры |
Урожайность, %, при числе сорняков на 1 м 2 |
||||||
|
5 |
10 |
25 |
50 |
100 |
200 |
500 |
|
|
Озимая пшеница |
98.1 |
96.4 |
91.4 |
84.2 |
72.9 |
59.0 |
46.5 |
|
Яровая пшеница |
98.2 |
96.6 |
91.7 |
84.3 |
72.4 |
56.1 |
37.5 |
|
Ячмень |
98.5 |
96.9 |
92.6 |
86.5 |
76.8 |
65.1 |
54.6 |
|
Гречиха |
97.0 |
94.2 |
86.8 |
77.2 |
65.6 |
56.7 |
53.6 |
|
Рис |
98.4 |
96.2 |
92.5 |
85.8 |
74.7 |
59.1 |
40.2 |
|
Лен-долгунец |
99.1 |
98.2 |
95.7 |
91.5 |
84.0 |
71.3 |
47.2 |
|
Кукуруза на силос |
97.1 |
94.3 |
86.4 |
74.8 |
56.9 |
34.7 |
14.8 |
|
Картофель |
97.6 |
95.3 |
89.1 |
80.6 |
68.8 |
57.0 |
50.9 |
|
Сахарная свекла |
97.0 |
94.1 |
86.0 |
74.2 |
55.9 |
33.8 |
14.2 |
|
Подсолнечник |
97.4 |
94.9 |
88.2 |
78.6 |
64.9 |
50.3 |
40.8 |
|
Соя |
93.4 |
87.7 |
74.2 |
60.9 |
50.5 |
47.0 |
46.8 |
|
Однолетние травы |
98.0 |
96.0 |
90.3 |
81.7 |
67.4 |
47.4 |
23.1 |
|
Многолетние травы |
97.0 |
94.3 |
87.9 |
80.9 |
74.6 |
71.8 |
71.4 |
Биологическое угнетение сорняков сельскохозяйственными культурами достигается в звене севооборота: ячмень - кукуруза на силос - озимая пшеница - подсолнечник без применения гербицидов.
В подавляющем же большинстве севооборотов применяют интегрирован
ную защиту растений от сорняков, включая способы обработки почвы, сроки посева, нормы высева и другие агротехнические приемы, а также гербициды в соответствии со Списком пестицидов, разрешенных к применению.
Первой важной функцией севооборотов по задействованию механизмов саморегуляции фитосанитарного состояния агроэкосистем против наземно-воздушных вредных организмов является создание видового и генетического разнообразия сельскохозяйственных культур, обеспечение каждому виду растений и сорту присущей им физиологической устойчивости и конкурентной способности к вредным организмам. Эта задача н значительной мере решается как конструированием фитосанитарных севооборотов, так и технологией возделывания сельскохозяйственных культур (сроки и нормы высева, глубина посева, обработка почвы, внесение удобрений и т. д.), о чем будет сказано в дальнейшем.
Второй важнейшей функцией севооборотов является пространственная изоляция посевов сельскохозяйственных культур, повреждаемых одними и теми же видовыми популяциями вредных организмов.
С практической точки зрения чрезвычайно важно предвидеть и вести наблюдения за первичными эпифитотическими очагами любою происхождения. Однако для каждого вида возбудителя или фитофага существует предел, которого он может достигать в благоприятных условиях (табл. 3.3.3).
Таблица 3.3.3 Расстояние, на которое способны распространяться в воздушно-наземной среде вредные организмы
|
Экологическая подгруппа |
Болезнь, пропагативные структуры возбудителя, фитофаг |
Расстояние от источника воспро изводства вредных организмов |
|
Воздушно-капельные |
Бурая ржавчина, урединиоспоры |
3200 км |
|
|
Стеблевая ржавчина: Урединиоспоры Эциоспоры Столбчатая ржавчина смородины Урединиоспоры Септориоз пшеницы, пикноспоры Ложная мучнистая роса лука, конидии Ложная мучнистая роса сахарной свеклы, конидии Парша яблони, аскоспоры Фитофтороз картофеля, конидии (спорангии)
Гессенская и шведская муха |
4200 км 3 км 500 км
2-3км,часто 500м
400 м
1.5 км 10-20 м
50-60 км(увлажнен ные годы 200м(засушливые) До 1.5 км, часто 600-800м |
|
Наземные |
Клопы Тли |
3 км 50 км по направ лению господст вующих ветров, 0.5-1 км – против ветра |
|
Наземно-почвенные |
Крестоцветные блошки Капустная весенняя муха Колорадский жук |
1-1.5 км 3 км до 10 км |
|
Наземно-почвенно-мигрирующие |
Сорняки, семена с летучками Луговой мотылек Саранчевые |
3-5 км и более
Более 1000 км Более 300 км |
По способности распространяться в горизонтальном направлении Степанов К. М. разделял все болезни на четыре группы:
1) в пределах растений или поля (возбудители антракнозов, аскохитозов);
2) на сотни метров (базидиоспоры ржавчины);
3) на несколько километров (эцидии ржавчинных грибов);
4) на десятки и сотни километров (уредоспоры ржавчинных грибов)
При защите растений подсолнечника от такого опасного заболевания, как ложная мучнистая роса, пространственная изоляция дифференцируется в зависимости от рельефа местности. Если местность пересеченная, имеет природные преграды, расстояние между старыми полями с остатками зараженных растений и новыми, предназначенными для посева, сокращается до 300 м, в то время как на местности с ровным рельефом без естественных препятствий пространственная изоляция возрастает до 400—500 м.
Пространственная изоляция посевов дает хорошие результаты н свекловодстве в борьбе с пероноспорозом сахарной свеклы (табл. 3.3.4),
Таблица 3.3.4. Поражение растений пероноспорозом на посевах сахарной свеклы, различно удаленных от первичного* эпифитотического очага (по 3. А. Пожар)
|
Расстояние от источника инфекции, м |
Поражение, %, на |
|||
|
5 июня |
29 июня |
15 июля |
28 июля |
|
|
5 |
3,0 |
6,0 |
10,2 |
22,0 |
|
20 |
1,3 |
3,0 |
4,8 |
18,0 |
|
40 |
0 |
2,0 |
3,0 |
10,0 |
|
60 |
0 |
1,0 |
3,2 |
6,4 |
|
80 |
0 |
0,3 |
2,2 |
4,8 |
|
100 |
0 |
0 |
1,2 |
3,2 |
|
200 |
0 |
0 |
1,2 |
2,4 |
|
400 |
0 |
0 |
0,3 |
2,5 |
* Первичный эпифитотический очаг — высадки сахарной свеклы.
При пространственной изоляции высадок сахарной свеклы в yt ловиях хозяйств Украины и Киргизии на 400 м пораженность фабричной сахарной свеклы пероноспорозом снижается на 85—90 %, оставаясь на уровне ниже ПВ (2-3 %). Для мучнистой росы требовалась изоляция 1,5 км, чтобы развитие болезни снизилось на 97%, также не превышая уровня ПВ. Пространственная изоляция во многих случаях позволяет совсем отказаться от применения пестицидов.
Третьей важнейшей функцией севооборотов, заложенной в них при конструировании, следует считать обогащение и повышение активности энтомофагов.
Энтомофаги способны систематически и долговременно сокращать численность фитофагов в среднем на 40%. Расчеты американских специалистов показали, что среднее экономическое значение природных энтомофагов в снижении популяции фитофагов составляет 44 долл/га. Среди энтомофагов были указаны: зеленоглазки, кокцинеллиды, клопы, пауки.
Для размножения и повышения видового состава энтомофагов в агроэкосистемах важно учитывать некоторые их биоэкологические признаки:
1) раздражителем, привлекающим широкоспециализированных энтомофагов, нередко служат цветущие растения, а не фитофаги;
2) энтомофаги подчиняются "правилу выбора хозяина": они выбирают для откладки яиц тот же вид хозяина, на(в) котором они развивались сами. Тем самым деление на основных и дополнительных хозяев не имеет абсолютного значения, а верно лишь для определенной экосистемы.
Функции севооборотов возрастают при повышении фитосанитарной роли агроландшафтов: лесополос, микрозаповедников для искусственных гнездовий полезных насекомых, искусственных заповедников
Лесополосы должны быть продуваемы. В них желательно включить следующую древесную и кустарниковую растительность: дуб, клен ясень, березу, липу, боярышник, черемуху, алычу. Барбарис, крушину лучше не высаживать, так как они служат местом размножения опасных для зоны вредных организмов. Например, в зонах возделывания хлебных злаков барбарис является промежуточным хозяином для возбудителя стеблевой ржавчины, крушина — для корончатой ржавчины овса.
Экологическое направление защиты растений придает большое значение птицам в контролировании численности насекомых. Давно замечено, что местообитания насекомых и птиц взаимосвязаны. Многие птицы трофически связаны с насекомыми, поедая их в больших количествах. Поэтому необходима охрана и стимуляция гнездо птиц в районах размножения насекомых, особенно на индивидуальных участках (огородах, дачных участках, в фермерских хозяйствах.
Лесные полосы и живые изгороди служат местом гнездовий птиц. Выводок перепелов, поселившийся на поле вблизи сахарной свеклы, уничтожает свекловичного долгоносика на площади до 10 га.
3.4 Влияние севооборотов на развитие семенных и
трансмиссивных вредных организмов
Жизненный цикл возбудителей семенных инфекций тесно связан с семенами сельскохозяйственных культур.
Семена сельскохозяйственных культур, во-первых, длительное время сохраняются в состоянии покоя, а во-вторых, представляют собой идеальный запас питательных веществ для возбудителей семейных инфекций. Пробуждение семени дает возбудителю преимущества в первичном захвате экологической ниши - вегетативных органо нового организма растения-хозяина. В-третьих, семена, будучи органом размножения растений-хозяев, сами приспособлены к распространению в пространстве. Эту способность семян возбудители ис пользуют как в естественных, так - и особенно - в агроэкосистемах для своего расселения в пространстве. Через семенной и посадочный материал в агроэкосистемах однолетних сельскохозяйственных культур передается 75,1 % возбудителей грибной природы и 88,6 бактериальной, а среди многолетних культур - соответственно 58,5 и 88,5 % из 250 наиболее распространенных и вредоносных болезней
У возбудителей семенных инфекций формируется популяция потомков, близкая к предельной емкости насыщения семян как экологической ниши.
Многие вирусы культурных растений сохраняются в семенах сорняков. По данным Института экологии Польской академии, х—вирус картофеля сохраняется в мари белой, щирице запрокинутой (поражено 60-80 % сорняков), бронзовой пятнистости томатов - в крестовнике окровавленном (96%), черной кольцевой пятнистости томатов - в пастушьей сумке (90%), мари белой (84%), дымянке лекарственной (100%). незабудке полевой (19-95%) и других.
Непременным условием выживания возбудителей трансмиссивных ин- фекций в природе является смена хозяев, которая идет очень активно в течение вегетации с помощью насекомых-переносчиков.
Первые работы о передаче вирусов насекомыми были опубликованы в конце прошлого столетия в Японии. В настоящее время известно около 400 видов насекомых, переносящих свыше 200 различных вирусов (табл. 3.4.1).
Таблица 3.4.1 Известные переносчики вирусов и вирусоподобных возбудителей болезней растений (по А. Гиббсу и Б. Харрисону, табл. в сокращении)
|
Таксономическая группа переносчика |
Приблизительное количество |
Типы связи с переносчиком |
|
|
переносчиков |
Переносимых вирусов |
||
|
Насекомые: |
|
|
|
|
Тли |
200 |
160 |
N, S, P |
|
Псиллиды |
1 |
1 |
- |
|
Червецы |
15 |
2 |
S |
|
Белокрылки |
3 |
25 |
(N), S, P |
|
Цикадки и цветоноски |
60 |
35 |
S, P |
|
Клопы |
2 |
2 |
P |
|
Жуки |
30 |
20 |
S, P |
|
Трипсы |
6 |
3 |
P |
|
Клещи: |
|
|
|
|
Клещевики |
8 |
10 |
(S), P |
|
Паутинные клещи |
2 |
3 |
- |
|
Нематоды |
20 |
14 |
P |
|
Грибы: |
|
|
|
|
Хитридиевые |
3 |
6 |
N, P |
|
пероноспоровые |
3 |
3 |
P |
Примечание: N –вирусы существуют в переносчике несколько часов; S – несколько дней; P – несколько недель.
В большинстве случаев распространение эпифитотий в посевах зависит главным образом от вторичного распространения возбудителя инфекции от растения к растению внутри культуры.
3.5 Общие принципы оптимизации фитосанитарного состояния агроэкосистем на уровне севооборотов и агроландшафтов
При конструировании фитосанитарных севооборотов и агроландшафтов важно соблюдать определенные правила и особенно против почвенных, или корне-клубневых, и наземно-воздушных, или листо-стеблевых, вредных организмов. В меньшей степени эти механизмы можно подключить с помощью севооборота против семенных и трансмиссивных инфекций вследствие спе- цифичности и узости их экологических ниш.
Дифференцированный подход к оптимизации фитосанитарного состояния агроэкосистем по группам вредных организмов - экологических эквивалентов - обеспечивает оздоровление основных сред, где обитают вегетативные и генеративные органы растений - почвенной, наземно-воздушной, а также оздоровление семян (посадочного материала) и внутренних (сосудисто-проводящей системы) органов растений. Это позволяет целенаправленно и рационально производить оздоровление возделываемых растений, формируя заданные параметры элементов структуры урожая.
Комплексная фитосанитарная оценка по восемнадцати распространенным вредоносным видам вредных организмов свидетельствует, что в таком составе агроэкосистем севообороты будут в основном стабилизировать фитосанитарное состояние агроэкосистем.
Улучшение фитосанитарного состояния почв достигается вырашиванием промежуточных культур без изменения ротаций севооборот с основными культурами. К широко распространенным промежуточным культурам относятся капустовые (горчица, рапс), однолетние бобовые и бобово-злаковые смеси. Их фитосанитарный эффект многократно возрастает при использовании в качестве зеленого удобрния (сидерата).
Дальнейшая оптимизация фитосанитарного состояния агроэкосистем в севооборотах по зонам проводится агротехническими приемами, входящими в зональные технологии возделывания сельскохозяйственных культур.
В результате изучения главы 3
Магистрант должен знать:
- основные функции севооборота;
- влияние севооборотов на фитосанитарное состояние по почвенным, или корне-клубневым; наземно-воздушным, или листо-стеблевым, семенным и трансмиссивным вредным организмам;
- факторы, которые следует учитывать при конструировании фито санитарных севооборотов по разным экологическим группам вредных организмов;
- значение предшественников в оптимизации фитосанитарного стояния почв;
- способы повышения численности и активности энтомофагов н системе триотрофа: растения - фитофаги - энтомофаги;
- общие принципы оптимизации и задействования механизмов саморегуляции фитосанитарного состояния севооборотов на основе ФПК
(фитосанитарных почвенных картограмм).
Магистрант должен уметь:
- использовать функции севооборота для оптимизации фитосанитарного
состояния почв по почвенным, или корне-кпубневым, вредным организмам;
- применить ФПК для рациональной разработки схемы фитосани- тарных севооборотов;
- задействовать долговременные механизмы севооборота по снижению численности наземно-воздушных вредных организмов;
- применить севооборот для подавления семенных и трансмиссивных организмов.
Вопросы для самопроверки:
1. Что входит в понятие "агроэкосистема", каковы ее основные компоненты и уровни пространственной организации?
2. Какие общие функции выполняет севооборот?
3. Каким образом можно использовать севооборот для оптимизации фитосанитарного состояния почв?
4. Что представляют собою фитосанитарные почвенные картограммы и каково их назначение? Приведите пример.
5. Какие функции севооборота следует заложить при их конструировании для защиты от наземно-воздушных, или листо-стеблевых, вредных организмов?
6. Какое нлияние оказывает севооборот на жизненный цикл семенных и трансмиссивных вредных организмов?
7. Каким образом можно повысить численность и активность энтомофагов в системе триотрофа?
8. В чем состоит смысл системного долговременного подхода к задействованию механизмов оптимизации фитосанитарного состояния в севооборотах?
9. Как можно повысить фитосанитарную роль агроландшафтов?
10. Какие основные правила можно использовать для повышения фитосанитарной роли севооборотов?
11. Какие звенья севооборотов можно рекомендовать по оздоровлении от доминирующего возбудителя корневых гнилей яровых хлебных злаков - гриба Bipolaris sorokiniana?
12. Чем отличается фитосанитарное состояние естественных и агроэкосистем и какое значение это имеет при конструировании фитосани- тарных севооборотов?
ГЛАВА 4. ЗНАЧЕНИЕ УСТОЙЧИВОСТИ СОРТА
К ВРЕДНЫМ ОРГАНИЗМАМ
4.1 Изменение устойчивости растений к вредным организмам в агроэкосистемах по мере развития земледелия и селекции
Можно выделить три этапа исторического развития сельского хозяйства, когда естественная устойчивость популяций растений, выработанная в процессе эволюции, сменялась на агроэкосистемную: сначала физиологическую, а затем и генетическую.
Этапы исторического развития сельского хозяйства, на которых изменялись отношения популяций и устойчивости в системе растение-хозяин – вредный организм, выглядят следующим образом:
I – сбор семня диких растней и высев их в ареалах сбора. На первоначальном этапе структура популяций растений-хозяев и вредных организмов были естественной, сложившейся в процессе эволюции. Устойчивость растений к уредным организмам (генетическая, физиологическая) была стабильной и не различалась в агро-и естественных экосистемах. Она обеспечивала динамическое равновесие во взаимоотношениях в системе растение – раразит (вредный организм), при котором эпифитотии болезней, массовое размножение фитофагов, сорняков отсутствовали.
II – развитие земледелия. На втором этапе при развитии земледелия происходило расширение посевов первоначального ареала выращивания и сбора семня. Культурные растения попадали на новые территории с отличающимися почвенно-климатическими условиями, постепенно адаптируясь к новым условиям и меняя физиологическую устойчивость к стресс-факторам внешней среды, в том числе и к вредным организмам. На этом этапе негетическая устойчивость в естественных и агроэкосистемах еще оставалась одинаковой. Поэтому вредители и болезни не причиняли существенного вреда. На этом этапе на отдельных участках уже начинали причинять вред сорняки. Участки при этом забрасывались и заменялись новыми.
III – развитие селекции и создание чистолинейных генетически однородных сортов. Это изменило структуру популяций растений- хозяев и вредных организмов, привело к развитию эпифитотий и массовому размножение вредителей. Популяции вредного организма на этом этапе в агроэкосистеме может быть как естественнного, так и агроэкосистемного происхождения. Значительная часть популяций фитофагов, например, сохраняет «генетическую память» и ежегодно мигрирует из агроэкосистем в естественные экосистемы, где остаются на зимовку (свекловичные, хлебные полосатые блошки). Часть популяций (пшеничный трипс, гороховая зерновка) остаются в агроэкосистемах, не мигрируя в естественные, и все больше становятся «агроэкосистемными»
В настоящее время теория и методология селекционного процесса систем земледелия претерпевают глубокие качественные изменении, которые направлены на создание адаптивно-устойчивых сортов, адаптивно-ландшафтных систем земледелия, разработку агротехнических мероприятий, обеспечивающих реализацию и сохранение присуших сортам устойчивость и адаптивность к вредным организмам.
4.2 Типы устойчивости растений к вредным
организмам в агроэкосистемах
Под устойчивостью растений понимают их способность оставаться| здоровыми при действии стресс-факторов внешней среды - биотической (вредные организмы) и абиотической (влажность, температура, минеральные вещества и др.) природы, не изменяя свою продуктивность. В основе устойчивости лежат процессы обмена веществ и caморегуляции преимущественно с помощью метаболитов. Различаются два типа устойчивости - неспецифическая и специфическая, которые связаны друг с другом и сочетаются при создании устойчивых сортов.
Устойчивость растений к стресс-факторам внешней среды на начальном этапе носит неспецифический характер, а затем на фоне неспецифических реакций вырабатываются (проявляются) специфические адаптации.
Неспецифическая (горизонтальная, полигенная) устойчивость носит буферный характер. Это означает, что обычно действие одного стресс-фактора активирует всю систему механизмов защиты растений и повышает их сопротивляемость почти ко всему комплексу стресс-факторов. Эта устойчивость проявляется в отношении различного комплекса биологических, химических и физических повреждающих факторов: засухи, холода, возбудителей болезней и вредителей, пестицидов, химических мутагенов.
Механизмами неспецифической устойчивости являются формирование и активация окислительно-восстановительных ферментов, фенолов фитонцидов, фитоалексинов, пигментов и родственных им соединений (антоцианов, каротинов, катехинов), аминокислот, ингибиторов свободно-радикальных реакций различной природы
Кроме неспецифической и специфической устойчивости учитывают выносливость (толерантность) растений к стресс-факторам внешней среды и вредным организмам. Под толерантностью понимают свойства растений не снижать урожай при заражении (повреждении) вредными организмами. Тем не менее в клетках, тканях и органах растений толерантных сортов фитопатогены и фитофаги размножаются. При этом в результате мутаций и рекомбинаций могут появиться их более агрессивные биотипы (расы). Поэтому толерантные сорта, будучи источником воспроизводства вредных организмом,- менее эффективный компонент интегрированной защиты растений
В ходе эволюции первичным защитным механизмом служила «с специфическая горизонтальная устойчивость. Именно она является характерной для естественных экосистем. Специфическая (вертикальная) устойчивость возникла позже, в результате отбора на специфичность при взаимодействии в системе хозяин - паразит по принципу "ген на ген".
В настоящее время в Сибири широко возделываются сорта яровой пшеницы двух типов:
1) пластичные к климатическим условиям, особенно к засухе, обладающие умеренной потенциальной продуктивностью - Целинная 20, Целинная 60, Саратовская 29, Вега, Ботаническая 2 и
2) сорта интенсивного типа, обладающие высокой потенциальной продуктивностью, которая реализуется при благоприятных климатических и агротехнических условиях (хорошей влагообеспеченности, наличии необходимого количества элементов питания и защите от вредных организмов). К ним относятся: Омская 9, Новосибирская 67, Россиянка, Алтайская 81, Кан- тегирская 89. Соотношение сортов этих двух типов в структуре посевных площадей Алтайского края, например, варьируется от 40 до 60 %. В более засушливых климатических условиях левобережья реки Оби Алтайского края большую устойчивость к стресс-факторам и более высокую урожайность обеспечивают сорта первой группы - Саратовская 29, Целинная 20, Целинная 60, Алтайка, а в более увлажненных условиях правобережья и в предгорных районах - второй группы - Россиянка, Алтайская 81, частично Новосибирская 67, Вега.
В годы с хорошим весенним запасом влаги расширяют посевы сортов интенсивного типа, высевая их по лучшим предшественникам - пару, используя при необходимости средства защиты растений. В засушливые весны после малоснежной зимы, недостатке влаги в почве расширяют посевы сортов первой группы, особенно по непаровым предшественникам. В этих условиях сорта с адаптивной устойчивостью к стрессам обладают более высокой устойчивостью к вредным организмам, особенно корневым гнилям, формируя повышенную урожайность зерна по сравнению с сортами интенсивного типа. Реализация присущих сортам устойчивости и адаптивности в значительной мере зависит от агротехнических приемов их возделывания.
Ограничение и подавление болезней достигается при возделывании минимум двух иммунно-генетически различных сортов. Нецелесообразно производить резкую смену одного сорта на другой, имеющих иммунные отличия из-за опасности появления резистентных
Магситрант должен знать:
- как изменялось фитосанитарное состояние агроэкосистем по мере исторического развития земледелия и селекции;
- основные типы устойчивости сортов к вредным организмам в агроэкосистемах;
- механизмы, обусловливающие устойчивость сортов к фитопатогенам и фитофагам;
- изменения, которые вносят новые сорта в агроэкосистемы как средообразователи;
- приемы, обеспечивающие сохранение устойчивости сортов к вредным организмам.
Магистрант должен уметь:
- оценить роль устойчивости сорта в оптимизации фитосанитарного состояния посевов;
- разработать мероприятия, обеспечивающие сохранение сортами присущей им устойчивости.
- Какие периоды в развитии земледелия и селекции влияли на устойчивость растений к вредным организмам?
- Как изменялась структура популяций и устойчивость растений-хозяев и вредных организмов в разные периоды развития земледелия?
- Какими двумя типами устойчивости обладают сорта к вредным организмам и в чем состоят их отличия?
- Каков механизм действия устойчивых сортов на популяции вредных организмов?
- Почему сорта называют "средообразователями" для вредных организмов?
- Что означает понятие "толерантный сорт" и чем он отличается от устойчивого?
- Какие приемы следует применять для сохранения сортами устойчивости к вредным организмам?
5. ПРИМЕНЕНИЕ СПОСОБОВ ОБРАБОТКИ ПОЧВЫ ДЛЯ ЗАЩИТЫ РАСТЕНИЙ ОТ ВРЕДНЫХ ОРГАНИЗМОВ
5.1 Многонаправленность применения способов
обработки почвы
Обработка почвы остается важнейшим элементом зональных систем земледелия. Ее роль в обобщенном виде можно свести к следующим основным положениям:
1) улучшение физического состояния почвы путем вспашки, рыхления, выравнивания, дробления;
2) ослабление эрозии;
3) регулирование водного режима (улучшение инфильтрации йоды);
4) мобилизация или иммобилизация питательных веществ (меньшая мобилизация азота, активизация его трансформации);
5. оптимизация факторов роста растений (хорошие условия для развития корневой системы);
6. сведение к минимуму отрицательного влияния сорняков, вредителей и болезней [7].
Разработанные наукой и применяемые в производстве системы обработки почвы условно разделяются на три большие группы.
Первая группа включает приемы интенсивной отвальной обработки почвы: вспашка на 20—22 см и более, последующая обработка до 14 см.
Вторая группа предусматривает интенсивную безотвальную обработку почвы: плоскорезную обработку, безотвальное рыхление, чи- Ислевание и последующую обработку до 14 см.
Третья группа состоит из приемов мульчирующей минимальной обработки, позволяющей накапливать влагу и наиболее экономно ее расходовать, сокращать темпы минерализации гумуса, а в сочетании с приемами локального рыхления (щелевания) - практически полностью предупредить эрозию почв. Эта система обработки почвы энергетически наиболее экономна, резко повышает производительность труда. Однако при этой системе ограничивается возможность эффективной заделки органических удобрений, снижается качество высева семян и возрастает засоренность посевов.
В различных почвенно-климатических условиях сочетают отвальную, плоскорезную (безотвальную) и минимальную (нулевую) обработку почвы в севооборотах различных типов на основе усиления их почвозащитной роли. При минимальной обработке производится рыхление на 12-15 см. Благодаря этому возрастает содержание общего азота по сравнению со вспашкой, 70 % пожнивных остатков находится в верхнем разрыхленном слое. При нулевой обработке растительные остатки остаются на поверхности почвы и производится прямой посев культуры. Значительно больше азота находится в аммонийной форме, больше накапливается гумуса. Более низкая пористость необработанной почвы способствует капиллярному поднятию влаги, улучшая условия прорастания семян сельскохозяйственных культур. Одновременно понижается воздухоемкость. Ухудшаются процессы аэрации. При минимальной и нулевой обработках почвы достигается хорошая структура почвы по сравнению со вспашкой. Можно отметить также и долгосрочные преимущества нулевой обработки почвы, которые обусловлены более благоприятными условиями для жизнедеятельности микробных популяций.
В верхнем слое почвы микроорганизмов всегда больше при нулевой обработке почвы, температура почвы на 1,3-3 "С ниже, а влажность - на 2-3 % выше. При нулевой обработке сохраняется большее разнообразие видов, а также численность дождевых червей. По мнению Гюнтера Канта, в континентальных сухих регионах бывшего СССР, особенно на промерзающих почвах Сибири, существенная возможность эффективного сохранения талых вод - это их инфильтрация через ходы, проделываемые дождевыми червями. Внимание к сохранению влаги в указанных регионах вызвано значительной зависимостью урожая от количества зимних осадков. В этих условиях важен такой способ обработки почвы, который способствует усилению активности червей и сохранению целостности их ходов вплоть до поверхности почвы. Это имеет решающее значение для получения высоких и стабильных урожаев. Выяснено, что количество дождевых червей зависит от доли пропашных культур в севообороте. Введение пропашных культур каждый третий год, а в перерывах между ними - минимальной обработки почвы - ведет к заметному росту плотности популяций червей в пересчете на 1 га.
Однако при минимальной, а тем более нулевой обработках почвы нарушается динамика движения элементов питания. При уменьшении глубины обработки почвы удобрения также остаются в верхних горизонтах почвы, что обедняет более глубокие. В результате корневая система растений сосредотачивается тоже в верхних горизонтах. Такие изменения имеют отрицательные последствия, особенно в зонах неустойчивого влагообеспечения. Поэтому современные технологии минимальной и нулевой обработок почвы сочетают со вспашкой, в том числе глубокой 1-2 раза за ротацию севооборота для расширения зоны возможного развития корневой системы, внесения органических и минеральных удобрений.
В числе приемов, заслуживающих особого внимания, следует отметить мульчирование поверхности почвы растительными остатками при почвозащитных обработках почвы (безотвальной, минимальной, нулевой). Этот прием в какой-то мере компенсирует экологическую роль растительной подстилки и степного войлока. Значение его особенно велико для предотвращения дефляции, избыточного стока поды, эрозии, чрезмерного испарения влаги, а также регулирования температурного режима почвы и фитосанитарного состояния почв.
Растительная мульча уменьшает разрушение верхнего слоя почвы под влиянием ударов дождевых капель, ветра и размыва, предотвращает заиление пор и образование корки, благодаря чему возрастает иодопроницаемость почвы и уменьшается поверхностный сток воды. Тем самым создаются благоприятные условия для дождевых червей и почвенной энтомофауны: появляется легкодоступная пища из органических веществ при наличии влаги. Дождевые черви хорошо размножаются, свидетельствуя об экологическом благополучии почвы как среды обитания животных и растений.
Изменение физических, агрохимических и биологических свойств почвы при разных способах ее обработки оказывает существенное илияние на жизненный цикл вредных организмов различной био- ткологии, особенно почвенных, или корне-клубневых.
5.2 Влияние способов обработки почвы
на развитие почвенных, или корне-клубневых,
вредных организмов
Основная обработка почвы воздействует на физические, агрохимические и биологические свойства в системе "твердая фаза - вода воздух - биота - растения". Обработка почвы в значительной мере определяет свойства этой системы как экологической среды второго порядка прежде всего для возбудителей почвенных, или корневых инфекций, жизненный цикл которых связан с почвой. Разные способы обработки почвы создают различные условия, имеющие положительное и отрицательное значение для долговременной оптими мизации фитосанитарного состояния почв и посевов.
Плоскорезная и нулевая обработка почвы. При этих обработках почвы происходят положительные и отрицательные процессы, которые сказываются на фитосанитарном состоянии почвы и посевов.
Как положительные явления можно отметить следующие:
- снижение потерь и возрастание содержания гумуса в почве при существенном улучшении водного режима благодаря наличию защитного мульчирующего слоя на поверхности почвы. Для увеличения накопления зимних осадков на 20-25 мм в метровом слое почвы производится дополнительно ступенчатый срез стерни: один комбайн при уборке зерновых культур, например, оставляет стерню высотой 12- 15 см, а другой — 20-25 см.
Улучшение гумусного состояния и влажности почв при почвозащитных обработках коррелятивно связано с долговременной их биогенностью и супрессивностью, а следовательно, оптимизацией фитосанитарного состояния.
Исследования показывают, что существует тесная зависимость (корреляционное отношение n = 0,836) между содержанием гумуса в естественных экосистемах (целинные и залежные участки) основных типов почв Западной Сибири (южного, обыкновенного, выщелоченного черноземов, серой лесной и лугово-черноземной) и их фитосанитарным состоянием по заселенности почв доминирующим возбудителем корневых гнилей - В. sorokiniana. Почвы с повышенным содержанием гумуса имеют как правило самый низкий инфекционный потенциал возбудителя в почве. Аналогичные данные в отношении В. sorokiniana получены в Канаде.
Создание верхнего (0-5 см) биогенного богатого органикой слоя почвы считается в последнее время одним из самых эффективных способов защиты хлопчатника от вилта. В гумусированных, богатых органическим веществом почвах активно проходят процессы, снижающие длительность выживания фитопатогенов в почве, вызывающие разложение их пропагул антагонистами (рис. 5.2.1).
Рис. 5.2.1 Конидия Bipolaris sorokiniana, потерявшая клеточную структуру в почве под влиянием антагонистов, которые через перфорации проникают во внутрь конидии (увел, в 1700 раз под сканирующим микроскопом)
Гумусностъ и влажность почв не только снижают выживаемость фитопатогенов и других вредных организмов, но и обусловливают переход фитофагов (проволочников, ложнопроволочников, личинок пластинчатоусых жуков) с паразитического на сапротрофное питание. Проволочники, как и другие почвообитающие фитофаги, относятся к факультативным потребителям гумуса. Они могут жить неопределенно длительное время за счет органического вещества, имеющегося в почве. Этот период продолжается до тех пор, пока в почве содержится достаточное количество воды для сапротрофного питания гумусом. Будучи гидрофилами, проволочники потребляют гумус не так, как дождевые черви, заглатывая вместе с почвой, а только с почвенной влагой. Когда же становится сухо или гумуса мало, проволочники приобретают агрессивность, повреждая живые растения. Повреждаемость кукурузы проволочниками и ложнопроволочниками при безотвальной обработке почвы на 44—58 % ниже, чем при вспашке Это объясняется не только повышением численности энтомофагов (хищных жужелиц), но и меньшей агрессивностью фитофагов на почвозащитном фоне. Создаваемый при почвозащитных обработках верхний слой почвы, насыщенный органикой и влагой, служит предпосылкой для сапротрофного, а не паразитического питания вредных организмов, снижая их агрессивность и вредоносность;
- усиление процессов самостерилизации почвы в верхнем ее слое. В верхний слой почвы, кроме органических веществ и влаги, наиболее интенсивно проникают солнечные лучи, улучшая тепловой режим. В результате интенсивнее теряют жизнеспособность пропагулы фитопатогенов и семена сорняков. Возрастает численность и активность хищных энтомофагов (жужелиц), уничтожающих личинок и куколок фитофагов. Подобно дерновому слою почвы в естественных экосистемах, верхний слой почвы агроэкосистемы (0-10 см) при почвозащитной обработке превращается в мощный фитосанитарный фактор долговременного подавления жизнеспособности почвенных вредных организмов, особенно возбудителей корневых гнилей.
- создание более оптимального сложения почвы по плотности, приближающегося к естественным экосистемам. В последние десятилетия установлено, что зерновые культуры, которые занимают более 60 % пахотных почв, требуют для своего роста и развития более плотной почвы, чем полагали ранее. По данным А. И. Шевлягина, при оптимальной плотности почвы создаются самые благоприятные для растений водно-воздушный, тепловой и пищевой режимы, что оказывает решающее влияние на долговременную физиологическую устойчивость и выносливость растений к биотическим (вредные организмы) и абиотическим (засуха) факторам. Это положение подтверждено на анализе развития корневых гнилей в Западной Сибири.
При изменении плотности выщелоченного чернозема с 0,9 до 1,1 г/см3 отмечено существенное снижение развития и распространенности корневых гнилей. В относительно уплотненной почве замедляется рост гиф В. sorokiniana, отдаляя тем самым время заражения растений. В такой почве лучше развивается корневая система зерновых культур, что снижает ее предрасположенность к инфекции.
Дальнейшее уплотнение - до 1,3 г/см3 - способствует возрастанию как развития, так и распространенности корневых гнилей. При этом замечены различия в реакции подземных и надземных органов сельскохозяйственных растений на инфекцию.
В чрезмерно рыхлой почве (ниже 0,9 г/см3) поражение подземных органов оказалось выше, чем надземных, по сравнению с оптимальной плотностью на 193 и 80% соответственно. В переуплотненной почве (1,3 г/см3) развитие болезней возросло по надземным органам на 137, а по подземным - только на 54 % по сравнении) с оптимальной плотностью (1,1 г/см3).
В плотной почве создаются менее благоприятные условия для развития некоторых многолетних сорняков и нематод. Исследования показали, что в плотной почве популяции цистообразующих нематод не превышают численность 9 цист на 100 см3 (уровень близок к ПВ), в то время как в рыхлой почве их численность нотрастает в несколько раз.
При оптимальной плотности почвы (1,1 г/см3 для выщелоченного чернозема) оздоровление вегетативных органов, особенно корневой системы возрастает в 2 раза, а урожайность зерна - в 1,6 раза по сравнению с более рыхлой (0,9 г/см3) почвой.
Это согласуется с общей тенденцией мирового и сибирского земледелия - сокращения излишних рыхлений и числа обработок почвы.
- создание более благоприятного азотно-фосфорного и водного режимов для роста и развития растений, обусловливающих их физиоло- шческую устойчивость и выносливость не только к биотическим стрессорам (вредным организмам), но и абиотическим (засухе). Запас влаги перед посевом в метровом слое почвы на плоскорезной и минимальной обработках почвы в степной и лесостепной зонах Западной Сибири значительно (в 1,3-1,5 раза) выше, чем при вспашке. Эта тенденция сохраняется на протяжении всего вегетационного периода с разрывом в пользу почвозащитных обработок.
На почвозащитных обработках (плоскорезной, минимальной) возрастает обеспеченность растений подвижными формами фосфора благодаря повышению активности фосфоромобилизаторов, создавая благоприятное отношение N-N03 : Р205-0,6 : 1,0 против 1,1 : 1,0 при отвальной зяби.
Суммарная оценка действия факторов на минимальной обработке и вспашке приведена в табл. 5.2.1. При минимальной обработке преобладают долговременно действующие факторы, обусловливающие оптимизацию фитосанитарного состояния посевов.
Таблица 5.2.1. Факторы, способствующие улучшению (+) или ухудшению (-)
фитосанитарного состояния посева в отношении корневых инфекций при разных способах обработки почвы
|
Фактор |
Минимальная |
Вспашка |
|
обработка |
|
|
|
Механизм передачи возбудителей |
|
|
|
выживаемость пропагул на(в) раститель |
|
|
|
ных остатках |
+ — |
+ |
|
выживаемость пропагул по слоям почвы: |
|
|
|
0-10 см |
- |
+ |
|
10-20 см |
+ |
- |
|
Механическое распространение пропагул |
+ |
- |
|
Биологическая (антагонистическая) |
|
|
|
активность почвы по слоям: |
|
|
|
0-10 см |
+ |
- |
|
10-20 см |
- |
— + |
|
Восприимчивость растений к инфекции |
|
|
|
(питательный режим): |
|
|
|
азотный |
+ |
- |
|
фосфорный |
+ |
- |
|
водный режим |
+ |
- |
|
Засоренность растениями — источниками |
— + |
+ |
|
воспроизводства возбудителей |
|
|
|
Итого баллов |
|
|
|
+ |
8 |
4 |
|
- |
4 |
7 |
Результаты фитопатологической оценки почвозащитной системы земледелия в условиях Казахстана можно свести к следующим положениям:
1) При почвозащитной системе обработки почвы инфекционное начало В. sorokiniana накапливается в большей степени, чем при отвальной. Нагрузка зараженных растительных остатков на растение при этом выше в 6-9 раз;
2) Жизнеспособность В. sorokiniana сильнее подавляют антагонисты при плоскорезной, чем при отвальной обработке почвы, однако полной биологической стерилизации зараженных растительных остатков не происходит;
3) Выносливость растений к инфекции выше при безотвальной обработке почвы, главным образом, благодаря лучшей их влагообеспеченности и активизации антагонистической микрофлоры;
4) Поражение растений обыкновенной корневой гнилью при почво защитной системе обработки почвы примерно соответствует отвальной вспашке.
В Сибири этот вопрос начал изучать Э. Э. Гешеле. Он дал положительную фи- топатологическую оценку безотвальной обработке почвы по методу Т. С. Мальцева к условиях Омской области. Обработка почвы плоскорезами в Кулундинской степи Алтайского края способствовала, по данным Ф. П. Шевченко и П. Г. Алиновского ограничению пораженности пшеницы корневыми гнилями вследствие лучшего (соответственно на 20-30 и 14 %) развития актиномицетов и грибов, а также сочинения влажности почвы. В среднем распространенность болезни составила на отвальной зяби 30,5 %, безотвальной - 23,5, при обработке почвы плоскорезами - 18%.
Отрицательные факторы при почвозащитных обработках почвы состоят в следующем:
- сосредоточение повышенной численности вредных организмов в исрхнем (0—10 см) слое почвы (семян сорняков, пропагул фитопатогенов). Это положение иллюстрируют данные о распределении семян сорняков по слоям почвы (табл. 5.2.2).
Таблица 5.2.2 Распределение семян сорняков в почве в зависимости от способа ее обработки (по А. В. Фисюнову)
|
|
Слой почвы, см |
Распределение семян по слоям, % |
|
|
безотвальная обработка почвы |
вспашка |
||
|
|
0—5 |
66,7 |
0,5 |
|
|
5—10 |
23,0 |
2.9 |
|
|
10—15 |
8,4 |
14,6 |
|
|
15—20 |
1,3 |
23,8 |
|
|
20—25 |
0,5 |
28,8 |
|
|
25—30 |
0,1 |
29,4 |
Сосредоточенные в верхнем слое почвы семена сорняков дружнее прорастают и обгоняют в росте культурные растения, которые часто теряют конкурентную способность из-за поражения проростков и исходов фитопатогенами, особенно возбудителями корневых гнилей.
Заселенность почв конидиями В. sorokiniana в южной лесостепи и степи Западной Сибири в верхнем (0-10 см) слое почвы как правило превышает ПВ, создавая критический период для роста и развития растений хлебных злаков в период от прорастания семян до появления всходов (табл. 5.2.3).
Таблица 5.2.3 Состояние всходов яровой пшеницы при разном заселении слоев почвы Bipolaris sorokiniana
|
Показатель |
Заселен слой |
почвы |
конидиями выше ПВ |
|
|
0—10 см |
11—20 см |
|||
|
абс. |
от слоя 0—10 см, ±% |
|||
|
Полевая всхожесть, % |
52,0 |
72,7 |
|
+40 |
|
Развитие корневых гнилей, % |
53,1 |
27,0 |
|
-49 |
|
Биомасса 100 растений, г |
21,2 |
28,0 |
|
+32 |
При заселении верхнего (0-10 см) слоя конидиями В. sorokiniana выше ПВ (80-100 конидий/r почвы) существенно снижается полевая всхожесть семян, возрастает поражение всходов корневыми гнилями, подавляются ростовые процессы. Результатом является снижение биомасы всходов. При заселении патогеном слоя 11-20 см негативные процессы на фазе всходов проявляются в меньшей степени и зародышевые органы всходов (первичные корни, колеоптиле, влагалища прикорневых листьев) остаются практически здоровыми.
На следующем этапе формирования элементов структуры урожая при почвозащитной обработке - при нарастании биомассы и формировании числа зерен в колосе - складывается более благоприятная фитосанитарная ситуация, поскольку здесь засоренность легче уменьшить с помощью предпосевных обработок, так как семена сорняков сосредоточены преимущественно в верхнем слое почвы;
- улучшение условий перезимовки вредных организмов на почвозащитных фонах (пропагул фитопатогенов, семян сорняков, фитофагов) вследствие защитного действия растительных остатков и беспрепятственного выхода их из мест зимовок для возобновления жизненного цикла;
- возрастающие при почвозащитной обработке почвы процессы самостерилизации от вредных организмов идут более замедленными темпами, чем процессы ухудшения фитосанитарного состояния верхнего (0-10 см) слоя почвы вследствие накопления и выживания сообщества вредных организмов. Это вызывает необходимость применения комплекса других способов борьбы, в том числе гербицидов против сорняков.
Вспашка. При проведении вспашки происходят положительные и отрицательные процессы, влияющие на фитосанитарное состояние почв и посевов.
Положительные факторы заключаются в следующем:
— запашка инфицированных растительных остатков, зимующих в почве фитофагов и семян сорняков в более глубокие горизонты почвы (10-20 см), выход из которых невозможен или затруднен для продолжения жизненного цикла вредных организмов.
Запашка инфицированных растительных остатков в зонах достатоного увлажнения приводит к некоторому улучшению фитосанитарного состояния почвы. Возбудители корневых инфекций погибают быстрее в прогретой почве, чем в холодной.
Вспашка эффективна против фитофагов в сочетании с предпосевными обработками. Так, по данным Белорусского НИИ защиты растений [20], основная масса злаковых щелкунов (посевной, полосатый, темный) и других видов в вегетационный период находится в слое 0-10 см. В этот период против них эффективны лущение, дискование на 10-12 см, которые проводятся перед вспашкой на зябь. Благодаря такой обработке стерни зерновых и участков из-под картофеля гибель проволочников достигает 50-68 %, а при дисковании клеверища — 58-83 %. Полупаровая ранняя зябь снижает численность проволочников почти в два раза. В то же время поздняя зябь мало эффективна.
Весенняя вспашка под пропашные культуры, предпосевные культивации и междурядные обработки почвы существенно снижают численность почвенных фитофагов. Под пропашными культурами численность проволочников меньше в 4-5 раз, чем после многолетних трав. Особенно эффективны для снижения численности проволочников культивации в жаркие солнечные дни, когда происходит массовая яйцекладка жуками или отрождение личинок первого возраста: популяция снижается из-за высыхания яиц и уничтожения личинок хищниками.
Весенняя вспашка под пропашные культуры, когда личинки пла- стинчатоусых (майского, июньского хрущей) проникают в близкие к поверхности слои почвы, приводит к массовому (на 80-90 %) их уничтожению. Причем, если личинки первого возраста в массе погибают при вспашке, то для гибели личинок второго и третьего возрастов применяют обычно дискование или фрезерование почвы.
Способы обработки почвы имеют решающее значение в борьбе с многолетними сорняками.
Корневищные сорняки наиболее эффективно уничтожаются методом удушения. Он заключается в измельчении дисковыми орудиями корневищ на глубину залегания их основной массы с последующей глубокой запашкой их в момент отрастания. В Сибири и других регионах, где послеуборочный период короткий и холодный, способ удушения применяют в чистом пару.
Применяют также способ истощения для уничтожения корнеотп- рысковых и корневищных сорняков (бодяк полевой, латук татарский, горчак ползучий, вьюнок полевой, хвощ полевой). Истощение корневой системы сорняков достигается систематическим подрезанием появляющихся на поверхности почвы побегов. При этом запасы пластических веществ в корневой системе расходуются на образование новых побегов и не пополняются. Когда они будут израсходованы, корневая система и надземные органы сорняков отмирают. Способ истощения применяют путем многократных культиваций пара.
Хорошие результаты в борьбе с многолетними сорняками получены при использовании в паровом поле гербицидов типа раундапа согласно Списка пестицидов, разрешенных к применению;
- повышение аэрации и активности процессов минерализации растительных остатков, а также теплопроводности почвы. При достаточной влажности почвы это приводит к повышению содержания нитратов, гибели фитопатогенов на(в) растительных остатках, более раннему наступлению физической спелости почвы в ранневесенний период. Это имеет большее значение для северных районов зон тайги, подтайги, где дефицит тепла и аэрации тяжелых по механическому составу почв проявляются в большей степени;
Отрицательные факторы, ухудшающие фитосанитарное состояние почв при вспашке:
- извлечение в верхние горизонты почвы или перемешивание по слоим ранее запаханных вредных организмов при очередной ежегодной вспашке. Фактически вспашка распределяет относительно равномерно вредные организмы в пределах пахотного слоя, увеличивая их выживаемость в долговременном плане. Такие процессы невозможны в естественных экосистемах, где вредные организмы заселяют слой 10- 20 см в значительно меньшей степени, и он остается практически моровым, что важно для развития корневой системы. Исследования показали, что фитосанитарное состояние слоя 10-20 см при вспашке ухудшается по фузариозно-гельминтоспориозным гнилям в 1,5- 1,6 раза, что вызывает слабое развитие и недостаточное укрепление И почве корневой системы. Тем самым создается предрасположенность растений к полеганию, требующая дополнительной обработки посевов регуляторами роста;
- нарушение естественного сложения пахотного горизонта (плотно- гти, скважности, капилярного сложения). Ухудшаются условия для роста и развития прежде всего корневой системы, повышается чувствительность растений к стрессорному действию биотических и абиотических отрицательных факторов (поражению возбудителями корневых гнилой, засухи). В рыхлой черноземной почве (0,9 г/см3 и менее) заболеваемость корневой системы возрастает в 2-3 раза, популяция овсяной цистообразующей нематоды - в несколько раз, а урожайность зерна снижается на 30-35 %, или до 6-7 ц/га, особенно в засушливые годы. Эти процессы особенно губительны в степи, а также в лесостепи в засушливые годы.
В увлажненные годы в лесостепи и в увлажненных условиях тайги и подтайги возникает необходимость переодической вспашки для запахи вания вредных организмов (семян сорняков, пропагул фитопатогенов, фитофагов) в нижний слой почвы, а также оперативного улучшении физических свойств почвы (аэрации, температурного режима, нитрифи кационной способности), особенно на тяжелых суглинках, склонных и заплыванию при достаточном увлажнении.
5.3 Влияние способов обработки почвы на жизненный цикл наземно-воздушных, или листо-стеблевых, вредных организмов
Большинство представителей многочисленной группы наземно-воздушных вредных организмов частично сохранили свою связь с почвой, преимущественно в период перезимовки. Они сохраняются на(в) растительных остатках (фитопатогены, фитофаги), на поверхности почвы и под растительными остатками, в верхних слоях почвы (фитопатогены, фитофаги, сорняки).
До 70 % возбудителей воздушно-капельных инфекций приспособились к выживанию на(в) инфицированных растительных остатках. Инфекционные структуры этих возбудителей, как и почвенные вредные организмы, сосредоточены на поверхности почвы. Для примера приведем сравнительную характеристику запаса пропагул Septoria nodorum при разных обработках почвы (табл. 5.3.1).
Таблица 5.3.1 Инфекционный запас возбудителя S. nodorum при разных способах обработки почвы
|
11*11* |
Вариант |
Плотность спор, млн/г растительных остатков |
Жизнеспособность, % |
|
15 мая |
Вспашка на 20—22 см |
2,3 |
94 |
|
|
Стерневой фон (мини |
33,0 |
98 |
|
|
мальная обработка) |
|
|
|
|
Плоскорезная обработ |
45,4 |
98 |
|
|
ка на 12—14 см |
|
|
|
15 мая |
Вспашка на 20—22 см |
1.3 |
99 |
|
|
Скирды соломы |
55,0 |
96 |
|
|
Солома на поверхности |
68,5 |
— |
|
|
почвы |
|
|
При плоскорезной и минимальной обработках почвы в северной лнслстепи Приобья запас возбудителя септориоза на инфицировании» на инфицированных растительных остатках к началу посева зерновых был в 15—20 выше, чем по зяблевой вспашке. Это способствовало повышению болезни как в увлажненные, так и засушливые годы.
Представляет интерес, что разложение инфицированных растительных остатков может происходить гораздо медленнее, чем здоровых при запашке их в почву. Это положение экспериментально доказано в отношении многих возбудителей. Например, Cephalosporium gramineum обладает ограниченной способностью выживать на соломе поcле запашки ее в почву.
В условиях Поволжья безотвальная обработка почвы и дискование способствовали усилению развития мучнистой росы озимой пшеии цы на 10-15 % при снижении урожайности на 1,4-2,8 ц/га по epitw нению со вспашкой.
Зяблевая вспашка при заделке инфицированных растительных oстатков обеспечивает эффективную борьбу с ранним появлением муч« нистой росы. Инфицирование посевов яровой пшеницы в таких случаях возможно от отдаленных эпифитотических очагов (посевов oзимой пшеницы, многолетних злаковых трав) - споры возбудителя переносятся воздушными течениями на расстояние 300 м и более.
Не все возбудители листо-стеблевых инфекций сохраняются на растительных остатках. Примером могут служить ржавчинные заболевания, зимующие в многолетнем хозяине (злаковые травы), в озимых промежуточном хозяине. В этом случае степень влияния способа обработки почвы значительно ниже. Это показывает пример бурой ржавчины яровой пшеницы в сравнении с септориозом (табл. 5.3.2).
Таблица 5.3.2 Доля влияния агротехнических приемов на развитие септориоза и бурой ржавчины яровой пшеницы, %
|
|
Септориоз |
Бурая ржавчина |
||
|
Фактор |
распространенность |
степень развития |
распространенность |
степень развития |
|
|П| > 1К Л ПОЧВЫ |
64 |
59 |
4,6 |
1,7 |
|
•Hi. минерального нин растений |
11 |
17 |
69 |
72 |
|
Цмственник |
27 |
23 |
5,6 |
2,9 |
На развитие септориоза большое влияние оказывали обработка почвы и предшественники, в то время как на развитие бурой ржавчины - уровень минерального, особенно азотного питания растений. Полученные результаты согласуются с особенностями жизненного цикла возбудителей болезней: возбудитель септориоза передается преимущественно через пожнивные растительные остатки, поэтому заделка их в почву, так же как и уменьшение его количества после устойчивых предшественников, оказывает большое влияние на сезонную динамику болезни.
Следует периодически удалять (обезвреживать) инфицированные растительные остатки, если на них в массе сохраняются возбудители, измельчая и перемешивая их с наиболее биогенным верхним слоем почвы, а также чередуя плоскорезную обработку и вспашку, особенно если инфекционные структуры возбудителей устойчивы и медленно разлагаются. Для тех же возбудителей, которые на(в) растительных остатках не сохраняются, почвозащитные обработки являются более оптимальным фоном для подавления их развития, снижения скорости распространения инфекций при наступлении благоприятных гидротермических условий.
Обработка почвы губительна для фитофагов, жизненный цикл которых связан с почвой (наземно-почвенные, наземно-почвенно-мигрирующие). При обработках почвы изменяются или разрушаются места обитания не только фитофагов, но и энтомофагов, контролирующих их численность. При вспашке, предпосевных культивациях, междурядных обработках почвы фитофаги выворачиваются на поверхность почвы, где яйца, личинки и куколки высыхают или уничтожаются хищниками из разных таксономических групп (жуки, пауки, личинки мух-ктырей и др.), а также птицами. Насчитывается 200 видов птиц, которые питаются насекомыми: грачи, скворцы, трясогузки, перепела и другие. Один выводок перепелов на поле сахарной свеклы очищает от свекловичного долгоносика до 10 га посева.
Другая часть фитофагов попадает в глубокие слои почвы, откуда не может выбраться, ослабляется и в большей мере уничтожается эн- томофагами, поражается болезнями. Это особенно воздействует на чешуекрылых, куколки которых для облегчения вылета бабочек могут продвигаться к поверхности почвы только на незначительное расстояние. При вспашке на 20 см численность популяции такого опасного вредителя как луговой мотылек сокращается до 95 % (табл. 5.3.3).
Таблица 5.3.3. Влияние вспашки на снижение популяции лугового мотылька
(по И. Ф. Павлову)
|
Глубина размещения коконов, см |
Погибло, % |
||
|
коконов |
бабочек в оставшихся коконах |
||
|
0—7 |
64,5 |
|
75,5 |
|
7—12 |
25,6 |
|
74,5 |
|
12—20 |
9,9 |
|
95,0 |
Зяблевая вспашка сокращает численность серой зерновой совки и личинок пшеничного трипса до 80 %. Существенно замедляется появления свекловичного долгоносика, конопляных, свекловичных и крестоцветных блошек. Весной, вследствие медленного прогревания глубоких слоев почвы, они выходят из мест зимовок позже и причиняют меньший вред, особенно если посевы физиологически устойчивы и обладают стартовым ритмом ростовых процессов, проходя за короткий срок уязвимую фазу своего развития.
Лущение стерни в сочетании с зяблевой вспашкой из-под зернобобовых снижает до минимума запас зимующих популяций гороховой плодожорки, пятиточечного тихиуса, горохового комарика.
На вспаханной зяби нередко появляются всходы падалицы, которые служат дополнительным питанием для фитофагов, уходящих на зимовку, а при длительной теплой осени в европейской части на падалице развиваются дополнительные генерации фитофагов: гессенской, шведской мух, тлей, цикадок. Падалицу уничтожают поверхностными обработками почвы, а также выпасом скота.
Система основной обработки почвы (зябь, плоскорезные обработки, лущение) имеет большое значение в борьбе с сорняками. Она изменяется в зависимости от предшественника, зоны и типа засорения посевов. Против малолетних сорняков в европейской части России применяют зяблевую обработку почвы с предварительным лущением. Лущение стерни одновременно с уборкой урожая или сразу после нее уничтожает сорняки, оставшиеся на поле и создает условия для прорастания семян сорняков, осыпавшихся на почву до и во время уборки культуры.
Вспашка, проведенная после лущения в момент отрастания основной массы сорняков, уменьшает их численность в 4 раза по сравнению со вспашкой без лущения.
Кроме метода провокации сорняков, а затем их уничтожения, используют также метод глубокой заделки семян сорняков в почву. В этом случае семена не прорастают или их проростки гибнут, не достигая поверхности почвы, из-за истощения запаса питательных веществ.
Значительная часть семян сорняков при глубокой заделке их в почву теряет жизнеспособность через 4-5 лет, а некоторые (плевелы, кострец полевой, куколь обыкновенный) — через 1-2 года. Поэтому чередование глубокой (на 30-35 см) вспашки один раз в 4-5 лет с нормальной или мелкой в остальные годы позволяет лишать семена сорняков жизнеспособности, перемещая их вниз (на дно) пахотного слоя.
На почвозащитных фонах по сравнению со вспашкой численность популяций наземно-воздушных фитофагов (шведской, гессенской мух, стеблевой блохи, яровой мухи) существенно не меняется. Это объясняется тем, что при плоскорезных обработках гибель фитофагов происходит (при обработке в критические для них сроки развития) в несколько меньшей степени, чем при вспашке. Например, в Сибири и Казахстане при поверхностных обработках погибает в разные годы от 40 до 75 % личинок трипса, при отвальной — 50-80, на полях без осенней обработки — 25-40 %. Плоскорезная зябь в сочетании с предпосевной обработкой почвы снижает численность пшеничного трипса на 72-75 %. Одновременно на почвозащитном фоне возрастает численность и активность энтомофагов - жужелиц и стафилинид.
По десятилетним исследованиям английских ученых (Ротамстедс- кая опытная станция), на участках без вспашки численность большинства видов беспозвоночных возрастает в 1,5-2 раза: клещей — 1,1 - 1,5 раза, ногохвосток — в 1,3-2,2 раза, а численность насекомых снижается на 11-42 %. Количество земляных червей возрастает в 4-5 раз.
Длительный отказ от вспашки может вызвать увеличение численности трипсов, хлебных пилильщиков, пьявицы, хлебных клещей, которые зимуют на(в) растительных остатках и в почве. В этом случае рекомендуется периодическое чередование вспашки и почвозащитных обработок.
Предпосевные обработки почвы в зонах с длительной весной или же под культуры поздних сроков посева эффективны для снижения исходной численности многих видов наземных фитофагов - хлебных жуков, маковых мух, совок, трипсов, зимовавших в верхних слоях почвы.
При культивации зяби весной возрастает активность хищных насекомых, легко двигающихся в рыхлой почве. При этом истребляется значительное количество личинок фитофагов, которые весной поднимаются в верхний слой почвы. В результате 2-3-х культиваций заселенность почвы личинками жука-кузьки уменьшается в три раза, например, с 9 до 3 на 1 м2. Особенно большую гибель личинок насекомых вызывают орудия с вращающимися органами типа фрезы [17].
Проводимые в течение вегетации междурядные обработки почвы вызывают снижение численности фитофагов, если в период обработок происходит откладка яиц на(в) почву, отрождение личинок, окукливание. При междурядных обработках сахарной свеклы, картофеля, кукурузы в период, когда происходит яйцекладка или отрождение гусениц озимой совки и совки-гаммы, численность их популяций сокращается на 80-90 %. При культивации пропашных в период окукливания лугового мотылька его численность сокращается на 43-53 %, а при дополнительном внесении аммиачной воды — на 78 %. При этом для повышения эффективности культиваций желательно проводить их в двух направлениях.
Окучивание картофеля в период массовой яйцекладки и отрожде- ния личинок колорадского жука снижает его популяцию по яйцекладке на 68-81 %, а по личинкам — на 20%. Рыхление почвы вокруг семенников капустовых культур в период окукливания рапсового цветоеда значительно снижает его численность. Вспашка почвы против этого вредителя не эффективна, так как он мигрирует на зимовку в прилегающие к полям лесополосы, колки, лесные опушки.
Междурядные обработки эффективны в борьбе с сорняками. Периодичность и сроки их проведения зависят от возделываемой культуры, степени и характера засоренности. Основные требования к междурядной обработке:
- своевременное проведение — как только появятся всходы;
- хорошее подрезание всходов сорняков;
- согласование уничтожения сорняков с другими задачами междурядных обработок, недопущение подрезки и засыпания землей всходов культурных растений, соблюдение защитных зон.
Способы обработки почвы оказывают существенное влияние не только на жизненный цикл вредных насекомых, но и полезных (энтомофагов)
В значительной мере разрушают места обитания энтомофагов вспашка междурядий в садах. Отказ от нее, или уменьшение кратности обработок в сочетании с залужением, восстанавливает численность и повышают активность хищных видов энтомофагов.
При вспашке человек нарушает динамическое равновесие, которое складывается в системе растение - вредный организм - микро- мезо - макрофауна. Интенсивно обрабатываемые культуры больше поражаются болезнями, потери урожая на них выше. Переход к почвозащитным системам земледелия моделирует ситуацию естественных экосистем в отношении почвенных вредных организмов. Против возбудителей болезней, которые выживают на(в) растительных остатках, следует периодически (после эпифитотий) удалять или обезвреживать кучи соломы, особенно при прогнозе эпифитотий в следующем году. Измельчение и перемешивание растительных остатков с поверхностным биогенным слоем почвы при почвозащитных фонах, чередовадоние вспашки и почвозащитных обработок обеспечивает гибель возбудителей под влиянием почвенной микрофлоры.
Проведение рыхлений почвы в критические фазы жизненного цикла фитофагов (массовой яйцекладки, отрождения личинок, окукливания, линьки) с учетом ее влияния на энтомофагов позволяет отказаться от пестицид- ных обработок или снизить их кратность и масштабы применения.
Самым узким местом в защите растений при почвозащитных обработках почвы остается проблема защиты от однолетних злаковых сорняков, численность которых при минимальной и плоскорезной обработках почвы возрастает в 1,5-2 раза по сравнению со вспашкой. Однако, улучшение влагообеспеченности сельскохозяйственных культур на почвозащитных фонах, лучшее соотношение в азотно- фосфорном питании растений, создание мульчирующего биогенного поверхностного слоя почвы обеспечивает предпосылки для формирования более конкурентоспособных посевов при почвозащитных системах обработки почвы.
В результате изучения главы 5
Магистрант должен знать:
- основные положения многопланового воздействия способов обработки почвы на агроэкосистемы;
- влияние способов обработки почвы на жизненный цикл, динамику численности и вредоносность почвенных, или корне-клубневых, вредных организмов;
- влияние способов обработки почвы на жизненный цикл, динамику численности и вредоносность наземно-воздушных вредных организмов.
- достоинства и недостатки основных обработок почвы (вспашки, илоскорезной, минимальной) на фитосанитарное состояние почв и посевов;
- содержание процессов и условий при разных способах обработки почвы, которые обусловливают задействование долговременных механизмов оптимизации фитосанитарного состояния почв и посевов.
Магистрант должен уметь:
- применять способы обработки почвы (основной, предпосевной, междурядной) для оптимизации фитосанитарного состояния почв и посевов против вредных организмов;
- применять системы обработки почвы для сохранения и повышения активности антагонистов и энтомофагов;
- оптимизировать процессы и условия при разных обработках почвы для улучшения фитосанитарного состояния в критические периоды формирования элементов структуры урожая.
Вопросы для самопроверки:
1) Какие способы обработки почвы применяют по зонам, их отличительные признаки?
2) Как и почему способы обработки почвы влияют на возбудителей корневых гнилей?
3) Достоинства и недостатки почвозащитных обработок и вспашки в оздоровлении почв от вредных организмов? В каких зонах проявляется повышенный их фитосанитарный эффект?
4) Как влияют способы обработки почвы на фитофагов и энтомофагов, жизненный цикл которых связан с почвой?
5) Какое влияние оказывают способы обработки почвы (основная, предпосевная, междурядная) на жизненный цикл наземно-воздушных, или листо-стеблевых, вредных организмов?
6) Какой способ обработки почвы в большей мере моделирует почвенные условия естественных экосистем? Приведите доказательства.
7) Каким образом можно задействовать долговременные механизмы саморегуляции фитосанитарного состояния почв и посевов при ис- попьзовании разных способов обработки почвы?
ГЛАВА 6. ФИТОСАНИТАРНАЯ РОЛЬ ОРГАНИЧЕСКОГО ВЕЩЕСТВА ПОЧВЫ
6.1 Значение гумуса в долговременной оптимизации
фитосанитарного состояния почв
Органические удобрения имеют фундаментальное долговременное значение для стабилизации производства сельскохозяйственной продукции и повышения общей устойчивости агроэкосистем к неблагоприятным абиотическим и биотическим стрессорам. Органические удобрения служат основным источником пополнения и воспроизводства гумуса в почвах, обусловливая их потенциальное плодородие. Под потенциальным плодородием понимают совокупность свойств почвы (валового запаса питательных веществ, оптимального водного, воз- душного, теплового, микробиологического, фитосанитарного режимов), обеспечивающих урожайность сельскохозяйственных культур.
Гумусированные почвы отличаются лучшими физическими свойствами, благоприятными водно-воздушным, тепловым, фитосанитар- ным режимами, повышенной биологической активностью, устойчивостью к эрозионным процессам. Почвенно-поглощающий комплекс гумусированных почв обладает достаточной емкостью для поглощения тяжелых металлов, остатков пестицидов и токсинов фитопатогенных организмов, препятствуя их поступлению в грунтовые воды и растения. Гумус обусловливает гомеостаз между основными группами почвенной биоты: ингибиторами, конкурентами, паразитами, токси- генными сапротрофами, сверхпаразитами (гиперпаразитами), стабилизируя супрессивность почв на равновесном уровне. Под супрессивностью почв понимают совокупность биологических, физико-химических и агрохимических свойств почвы, обеспечивающих развитие полезной биоты или организмов-супрессоров, подавляющих паразитическую активность фитопатогенов. Супрессивность почв имеет преимущественно биологическую природу. Зональные почвы Западной Сибири по их супрессивности к доминирующему возбудителю корневых гнилей - В. sorokiniana - можно расположить в следующем нисходящем порядке: лугово-черноземные - чернозем обыкновенный - чернозем выщелоченный - серая лесная почва - дерново-подзолистая почва - чернозем южный - чернозем южный солонцеватый. При одинаковой численности пропагул фитопатогенов в расчете на единицу массы или объема почвы, выше супрессивность той почвы, которая обусловливает меньшее развитие болезней, подавляя паразитическую активность фитопатогенов. Например, при одинаковой заселенности чернозема южного и чернозема обыкновенного пропагулами В. sorokiniana (78— 80 конидий/г воздушной сухой почвы) пораженность растений корневыми гнилями при прочих равных условиях составляет соответственно 29,0 и 10,5 %. Фактически супрессивность чернозема обыкновенного в 2,8 раза выше, чем чернозема южного.
Содержание гумуса в почвах более 10% оценивают как очень высокое, 6-10 — высокое, 4-6 — среднее, 2-4 — низкое и < 2 % - очень низкое. По сравнению с естественными экосистемами (целинные и залежные участки) содержание гумуса в почвах агроэкосистем повсеместно снизилось в среднем на 20-30 %.
В агроэкосистемах потери гумуса возрастают в следующем порядке: многолетние травы - зерновые культуры - пропашные культуры - пар. Минерализация и потери гумуса растут в условиях техногенно-химической интенсификации земледелия, составляя в зависимости от типа почв, зоны, севооборота до 0,5-2 т/га в год. Это означает, что убыль гумуса в почвах за 15-20 лет может достигать 1 % на равнине и 3,5 % - на склоновых землях, подверженных водной и ветровой эрозии [7].
Главные причины потерь гумуса пахотными почвами сводятся к следующему:
- уменьшению количества растительных остатков, поступающих в почву, при переходе от естественных к агроэкосистемам;
- усилению минерализации органического вещества в результате интенсивной обработки почв и повышения степени их аэрации;
- разложению и биодеградации гумуса под влиянием физиологически кислых удобрений и активизации токсигенной микрофлоры;
- потери гумуса в результате водной и ветровой эрозии.
Фитосанитарное состояние почв тесно связано с содержанием гумуса и других органических веществ в почве. По мере деградации гумуса нарушается равновесие в биоценозах. Возрастает численность фитопатогенов, начинается проявление токсикоза и почвоутомления почв. В отличие от почв естественных экосистем, пахотные почвы характеризуются высоким инфекционным потенциалом и повышенной агрессивностью фитопатогенов.
Многочисленными исследованиями сибирской школы фитопатологов, подтвержденных учеными МГУ и ВИЗР, показано, что особенно неблагоприятное фитосанитарное состояние пахотных почв в севооборотах Сибири, Казахстана и даже Дальнего Востока. Основные зерновые культуры (яровая пшеница мягкая, твердая, ячмень) и картофель возделываются на инфекционном фоне, подвергаясь повышенному стрессу неблагоприятных погодных и климатических условий, а также биотических стрессоров (сорняков, фитофагов, листо- стеблевых инфекций).
Почвенные фитопатогены (В. sorokiniana, виды p. Fusarium, Rhi- zoctonia solani и другие при численности выше ПВ), начиная с прорастания семян, в течение всего вегетационного периода индуцируют процессы гидролиза и подавления роста растений, усиливая их восприимчивость к листо-стеблевым инфекциям, снижая конкурентную способность к фитофагам и сорнякам.
По мере продвижения с севера на юг от дерново-подзолистых почв тайги к черноземной степи Западной Сибири заселенность пахотных почв В. sorokiniana выше ПВ достигает 70-75 % площадей. Это превышает уровень заспоренности аналогичных почв на целинных участках в 8-13 раз. Заселенность почв под картофель возбудителем ризоктониоза превышает ПВ на 85-90 % обследованных площадей. Такая же ситуация отмечается в почвах европейской части России под подсолнечником по Sclerotinia sclerotiorum и в Средней Азии под хлопчатником по Verticillium dahliae.
Одной из главных причин неблагоприятного фитосанитарного состояния почв является недостаточное поступление в них органических удобрений (остатков) и утраченная в определенной степени способность гумуса стабилизировать фитосанитарное состояние почв в агроэкосистемах. Это положение можно продемонстрировать на примере фитосанитарного состояния почв под яровую пшеницу, которое в значительной мере определяется заселенностью их В. sorokiniana.
Очевидно, что содержание гумуса в пахотных почвах агроэкосистем зерновых культур, так же как в почвах злаковых фитоценозов целинных участков, имеет большое значение для допустимой численности В. sorokiniana, не превышающей ПВ. Однако степень устойчивости равновесного фитосанитарного состояния почв в агроэкосистемах небольшая. Это обусловлено прежде всего разным соотношением численности популяций в системе фитопатоген - антагонисты. В естественных экосистемах злаковых фитоценозов южного чернозема на 1 пропагулу (конидию) В. sorokiniana приходится в среднем 400-420 тысяч антагонистов — супрессоров из числа бактерий, актиномицетов и грибов.
В отличие от естественных экосистем в агроэкосистемах связь регулирующего (стабилизирующего) влияния гумуса на фитосанитарное состояние почв хотя и проявляется, однако оно носит неустойчивый характер. По сравнению с целинными участками количественная связь содержания гумуса и численности конидий В. sorokiniana в 1 г воздушно-сухой почвы ослабевает по семи зональным почвам Западной Сибири в 1,8 раза. Эти данные статистически достоверны при более низком уровне вероятности - 90 % против 95-99 % - в естественных экосистемах. Следовательно, гумусированность современных пахотных почв утратила доминирующую роль в стабилизации фитосанитарного состояния в агроэкосистемах.
Доминирующими факторами, определяющими выживаемость и жизнеспособность популяций фитопатогенов в пахотных почвах агроэкосистем, стали рН почвенного раствора, содержание N-N03, Р205, К20. Покажем проявление этих зависимостей на примере пахотных почв Западной Сибири и популяций В. sorokiniana. Зависимость (корреляционное отношение - л численности популяции В. sorokiniana в пахотных почвах Западной Сибири составляет: от рН n| = 0,685 + 0,718; от N-N03 л = 0,788 + 0,947, от Р205 ц = 0,612 + 0,713 и от К20 л = 0,107 + 0,863.
По основным биогенным макроэлементам (азоту и фосфору) в со- нременных пахотных почвах проявляется следующая закономерность: чем ниже их содержание в почвах, тем хуже фитосанитарное состояние почв. Эта закономерность многократно подтверждена экспериментальным путем в стационарных и полевых опытах. Она свидетельствует о дефиците указанных макроэлементов в современных пахотных почвах ('ибири.
При сбалансированном внесении NP с учетом агрохимических картограмм и нормативного метода расчета доз [28], общая супрессивность почв возрастает, численность популяций В. sorokiniana и видов Fusarium в почвах снижается как в присутствии их растений-хозяев так и без них, а развитие корне-клубневых инфекций подавляется.
Таким образом, факторы, обусловливающие поддержание супрессив- ности почв, оптимизацию и стабилизацию их фитосанитарного состояния в пределах ПВ в естественных и агроэкосистемах по своей сути совпадают, различаясь только количественным проявлением.
Ключевым фактором поддержания фитосанитарного состояния почв в стабильно равновесном состоянии ниже ПВ по вредным организмам является содержание гумуса и его качественный состав. В количественном отношении этот фактор является доминирующим только в естественных экосистемах (целинные и залежные участки), тогда как в пахотных почвах агроэкосистем его доминирующая роль утрачена.
Гомеостатическое равновесие популяции фитопатогенов в системе триотрофа (растения - фитопатогены - антагонисты) поддерживается в естественных экосистемах более высокой (в 10-15 раз) численностью антагонистов в расчете на 1 пропагулу фитопатогена.
В агроэкосистемах превалирующая роль в изменении численности фитопатогенов в почве принадлежит содержанию подвижных форм NPK и рН. Это свидетельствует о необходимости разработки технологии внесения NPK для стабилизации и оптимизации фитосанитарного состояния почв.
Таким образом, для долговременной оптимизации фитосанитарного состояния почв по почвенным, или корне-клубневым, вредным организмам фундаментальное значение имеет сохранение и повышение гумусированности почв путем систематического применения органических удобрений.
6. 2 Эффективность органических удобрений в оздоровлении почв
Навоз и другие органические удобрения (перегной, солома, компо- сты с содержанием торфа, сапропель) содержат углерод, макро- и микроэлементы, необходимые для жизнедеятельности растений и помненной биоты. Например, 1 т подстилочного навоза, кроме углерода, содержит 4-6 кг общего азота, в том числе 1,5-2 кг аммонийного; 2-4 кг фосфора, 5-6 кг калия. Органические удобрения обладают длительным, как минимум, 5-6 лет последействием.
Существует тесная обратная зависимость между численносностью популяции В. sorokiniana на выщелоченном черноземе южной лесостепи Западной Сибири и численностью различных физиологических групп микроорганизмов: олигонитрофилов (г = - 0,839 + - 0,936), фосфоромобилизаторов (г = - 0,791 + - 0,833), актиномицетов (г = - '0,733 + - 0,963), бактерий на почвенном агаре (г = - 0,900 + - 0,942). Приведенные коэффициенты корреляции статистически доказаны с вероятностью 95-99 %. Это свидетельствует о том, что под влиянием органических удобрений (при их разложении) формируются сообщества антагонистов-супрессоров снижающие жизнеспособность и выживаемость фитопатогенов.
При внесении в качестве органического удобрения соломы на выщелоченном черноземе Западной Сибири общее количество микрофлоры (бактерий, актинамицетов) возрастает в 2,2-2,5 раза, а грибов - в 3,5 раза. При этом численность антагонистов увеличивается соответственно в 1,6-2,4 и 4 раза (табл. 6.2.1).
Таблица 6.2.1 Влияние соломы на структуру микробиоценоза и фитосанитарное
состояние почвы (по В. А. Чулкиной, О. И. Павловой, Т. Т. Кузнецовой)
|
Показатель |
Норма соломы, |
т/га |
||
|
0 (контроль) |
5 |
10 |
||
|
абс. |
отклонение от контроля, ± раз |
|||
|
Интенсивность дыхания почвы: |
|
|
|
|
|
С02 мкг/г почвы за сутки |
1,31 |
1,89 |
3,64 |
+2,8 |
|
Бактерии на МПА, тыс./r почвы: |
|
|
|
|
|
всего |
1024 |
1781 |
2247 |
+2,2 |
|
в т. ч. антагонисты, % |
5,1 |
7,7 |
12,3 |
+2,4 |
|
Бактерии тыс./r почвы на КАА |
1193 |
2401 |
2983 |
+2,5 |
|
Актиномицеты, тыс./г почвы: |
|
|
|
|
|
всего |
118 |
220 |
289 |
+2,5 |
|
в т. ч. антагонисты, % |
14,7 |
19,0 |
24,1 |
+1,6 |
|
Цеппюлозоразрушающие микроор |
|
|
|
|
|
ганизмы, тыс./r почвы: |
|
|
|
|
|
всего |
146 |
201 |
277 |
+1,9 |
|
в т. ч. антагонисты, % |
12,8 |
16,7 |
25,4 |
+2,0 |
|
Грибы, тыс./г почвы: |
|
|
|
|
|
всего |
19,4 |
31,9 |
68,4 |
+3,5 |
|
в т. ч. антагонисты, % |
2,3 |
6,4 |
9,2 |
+4,0 |
|
Численность Bipolaris sorokiniana, |
70±5 |
36±4 |
29±4 |
-2,4 |
|
конидий/г почвы |
|
|
|
|
|
Индекс развития корневых гнилей, % |
11,9 |
6,4 |
3,4 |
-3,5 |
|
Зерновая продуктивность яровой |
100 |
108,9 |
128,9 |
+1,3 |
|
пшеницы, % |
|
|
|
|
Жизнеспособность популяции конидий В. sorokiniana уменьшается опережающими темпами по сравнению с общей численностью их в расчете на 1 г воздушно-сухой почвы: соответственно при одноразовом внесении 10 т/га соломы в 3,1 и 2,4 раза. В результате развитие корневых гнилей снизилось в 3,5 раза, а урожайность зерна возросла на 29,8 %.
Положительное влияние соломы на оздоровление почв и посевов от корневых гнилей отмечается в Канаде, Европе, Австралии и других регионах. Минерализация инфицированных растительных остатков особенно губительна для популяций менее конкурентоспособных и более специализированных фитопатогенов типа В. sorokiniana, Ophiobolus graminis, чем для сравнительно конкурентоспособных в отношении сапротрофов почвы видов рода Fusarium (табл. 6.2.2).
Таблица 6.2.2 Заселенность растительных остатков различного фракционного
состава почвенными фитопатогенами на выщелоченном черноземе Западной Сибири, %
|
Фон |
Фракционный состав растительных остатков, мм |
Заселенность растительных остатков, % |
|
|
Bipolaris sorokiniana |
видами рода Fusarium |
||
|
Без удобрений |
5 |
19,0 |
52,3 |
|
|
2 |
14,0 |
59,0 |
|
|
0,5 |
9,3 |
62,7 |
|
Внесено NP под пшеницу |
5 |
9,0 |
42,0 |
|
|
2 |
8,0 |
53,0 |
|
|
0,5 |
0,8 |
81,0 |
По мере минерализации растительных остатков и снижения их фракционного состава популяция В. sorokiniana снижалась. Причем в случае внесения NP этот процесс проходил интенсивно уже на крупных растительных остатках, а на мелких фитопатоген практически отсутствовал. Виды же рода Fusarium остаются жизнеспособными вплоть до полной минерализации растительных остатков, активно конкурируя с сапротрофами почвы. Это свидетельствует о том, что разложение инфицированных растительных остатков эффективно в борьбе с более специализированными видами и менее — против постоянных обитателей почвы типа грибов p. Fusarium.
Известны фитонатогены с двумя типами склероциев, способы борьбы с которыми путем внесения органических удобрений несколько различаются.
Первый тип склероциев при прорастании формирует стромы с плодовыми телами: перитециями (Claviceps purpurea - возбудитель спорыньи злаков) или апотециями (Sclerotinia sclerotiorum - возбудитель белой гнили сельскохозяйственных культур). В плодовых телах образуются сумки с сумкоспорами, осуществляющие функцию распространения и заражения растений фитопатогенами. Для предотвращения этого применяется покрытие почвы растительными остатками в виде мульчи и(или) мелким слоем перегноя в период спорообразования патогенов. Этот способ эффективен также против возбудителей воздушно-капельных инфекций: мучнистой росы, септориозов, парши яблони, альтернариоза картофеля и других.
Второй тип склероциев действует как единая самостоятельная про- пагула. Прорастая, склероции образуют мицелий (инфекционные гифы), которые непосредственно заражают растения-хозяева. Такие склероции характерны для Rhizoctonia solani, Verticillium dahliae. Эти фитопатогены отличаются относительно широкой специализацией и длительное время (5-15 лет) сохраняются в почве.
Внесение органических удобрений служит одним из самых эффективных способов снижения длительности выживания фитопатогенов со склероциями в почве и уменьшения их популяции даже при единовременном внесении этого удобрения (табл. 6.2.3).
Таким образом, внесение органических удобрений является высокоэффективным способом оптимизации фитосанитарного состоянии почв в отношении почвенных, или корне-клубневых, вредных организмов. При внесении органических удобрений структура и активность по чвенной антагонистической микрофлоры приближается к естественным экосистемам, что косвенно свидетельствует о сопряженности этих процессов с гумусированностью почв.
Таблица 6.2.3 Эффективность внесения птичьего помета в оздоровлении выщелоченного чернозема от Rhizoctonia solani (по Е. М. Шалдяевой)
|
Показатель |
Контроль, без внесения орга нического удобрения |
Внесено 100 т/га |
|
|
абс. |
отклонение от контроля, % |
||
|
Среднесезонная числен |
5,33 |
1,33 |
-75,0 |
|
ность R. solani |
|
|
|
|
(пропагул/ 100 г почвы) |
|
|
|
|
Развитие ризоктониоза |
45,2 |
17,2 |
-61,9 |
|
картофеля, % |
|
|
|
|
Урожайность картофеля, |
69,9 |
143,5 |
+ 205,3 |
|
ц/га |
|
|
|
перепревших органических удобрений или компостов (с корой, опилками, мусором). Свежие же органические удобрения вносят только под предшествующую культуру, так как они усиливают развитие болезни.
Систематическое внесение органических удобрений создает предпосылки для долговременного улучшения фитосанитарного состояния против всего комплекса корне-клубневых вредных организмов.
Солому часто применяют совместно с бесподстилочным навозом, а навоз или компосты обогащают антагонистами фитопатогенов типа Trichoderma lignorum. При этом часть растворимого азота временно иммобилизируется микроорганизмами и в течение определенного времени находится в органической форме и не может перемещаться н почве. Вследствие этого использование азота улучшается, благоприятно влияя на фитосанитарное состояние посевов и урожайность сельскохозяйственных культур.
Для того, чтобы процессы биологического обеззараживания почв от фитопатогенов при внесении органических удобрений проходили интенсивно, запашку соломы и других органических удобрений проводят н теплое время года, когда средняя температура воздуха выше +10 "С и почва достаточно влажная. Тем самым благоприятные гидротермические условия усиливают деятельность почвенных микроорганизмов, разлагающих органическое вещество. В процессе разложения органических остатков образуется этилен, аммиак, органические кислоты, фенолы, альдегиды, аминокислоты и другие. Многие из них, например, уксусная, коричная кислоты, фенолы токсичны не только для растений, но и для полезных микроорганизмов, мобилизующих питательные вещества. При разложении органических остатков в благоприятных гидротермических условиях образующиеся токсины сравнительно быстро (через 8-12 дней) теряют свои свойства, а затем и вовсе исчезают. Если же при запашке органического вещества влаги н почве недостаточно и температура почвы ниже 5-6 °С, может происходить "вялое плесневение" органических веществ и накопление токси- генных видов грибов с возникновением токсикоза почв. Поэтому опасно заделывать солому поздно осенью при похолодании, а весной на этом поле высевать ранние яровые культуры. Однако в долговременном плане в результате систематического применения органических удобрений создаются высокосупрессивные почвы, обладающие долговременным механизмом саморегуляции фитосанитарного своего состояния.
Детальные исследования видового состава антагонистов-супрессо- ров южного чернозема Кулундинской степи Алтайского края на фоне систематического применения соломы показало возрастание следующих групп микроорганизмов:
- бактерий — Bacillus subtilis, В. polymyxa, В. macerans, Pseudomo- nas fluorescens, Ps. aeruginosa, Ps. stutseri и др.;
- актиномицетов — Streptomyces griseus, Str. griseoflavus, Str. albus и др.;
грибов Trichoderma viride (T. lignorum), Penicillium purpurogenum и другие.
Штаммы из указанных видов антагонистов широко используются для производства биопрепаратов:
- Pseudomonas fluorescens — препарата ризоплан;
- Bacillus subtilis — препарата бактофит\
- Trichoderma lignorum (Т. viride) - препарата триходермин.
Не умаляя значимости производства биологических пестицидов против возбудителей болезней растений (корневых гнилей, черной ножки, сосудистого бактериоза и других), нужно учитывать возможность перенасыщения микробиоценозов однотипными антагонистами, что приводит к фитотоксическому эффекту в отношении растенний- хозяев. Такая негативная ситуация отмечается в защищенном грунте при "перенасыщении" почв Т. lignorum. В результате этого развитие корневых гнилей подавляется, но урожайность не растет, так как Т. lignorum занимает экологическую нишу видов p. Fusarium — возбудителей корневых гнилей огурца, томата, оказывая фитотоксическое влияние на ростовые процессы растений овощных культур. Недостатком применения традиционных органических удобрений является возможность роста засоренности полей, особенно в овощеводстве, так как семена сорняков, пройдя через желудочно-кишечный тракт животных, сохраняют жизнеспособность. Кроме того, возрастает засоренность навоза и перегноя при нарушении технологии их хранения и использования. Поэтому в практике навоз рассматривается как резервуар семян сорняков и его отказываются применять. Выходов из этой ситуации может быть как минимум два:
- оборудование зерноуборочных комбайнов уловителями семян сорняков с их отдельным складированием и сжиганием. В этом случае сорняки (более 80 %) не попадают в комбикорма и в подстилку. В сочетании с соблюдением технологии хранения навоза это решает проблему снижения его засоренности;
- использование промежуточных культур и зеленых удобрений для снижения засоренности почв и посевов.
7.3 Фитосанитарная роль зеленых удобрений и промежуточных культур
Зеленые удобрения и промежуточные культуры все более широко применяются как эффективные средства пополнения и воспроизводства гумуса в почве, улучшения физических, агрохимических, фитосанитарных свойств почвы, а также как своего рода биологический способ борьбы с сорняками.
Практическое значение зеленых удобрений и промежуточных культур возрастает на полях, удаленных от животноводческих ферм, где дизбаланс органического вещества в почвах особенно значительный. Возить навоз и другие органические удобрения более, чем на 5 км от животноводческих ферм, считается нерентабельным, а поэтому на удаленных полях, наряду с применением соломы в качестве органического удобрения, используют зеленые удобрения.
Зеленые удобрения бывают трех типов:
- самостоятельные, если поля севооборота занимают бобовыми культурами с весны в течение всего вегетационного периода. Зеленые удобрения (сидераты) запахиваются под озимые или яровые посевы. Распространено применение сидератов в виде занятых паров на бедных органическим веществом дерново-подзолистых почвах Нечерноземной зоны. Они применяются самостоятельно и в сочетании с навозом, различными компостами, минеральными удобрениями;
- промежуточное зеленое удобрение, если сидеральную культуру нысевают в промежуток времени между уборкой урожая одной культуры и посевом другой без нарушения ротации севооборотов основных культур. Используются пожнивные посевы осенние и подзимние: посев культур в сентябре—октябре, а запашка весной. Такую форму зеленых удобрений широко применяют при орошении в Средней Азии, во влажных условиях Черноморского побережья Кавказа и Закавказья;
- укосное и отавное зеленые удобрения, если растения выращивают в выводном поле (клину), а затем зеленую массу перевозят на поля севооборотов и запахивают. Для этого используют, например, попин многолетний. Преимущество его состоит в том, что он вызревает на семена даже в северных районах Нечерноземной зоны, в то время как семена кормового люпина нужно завозить из Украины, Белоруссии или южных районов Нечерноземной зоны. Отавное удобрение используют для запашки после отрастания рано скошенных бобовых культур. Его применяют на легких дерново-подзолистых почвах европейской части страны, а также в Сибири и на Дальнем Ностоке. В орошаемых районах Узбекистана, Казахстана, Заволжья, Закавказья в качестве отавных сидератов используют озимый горох, чину, кормовой горох, донник.
В степных и лесостепных районах Западной Сибири чистый пар «меняют донниковым. Донник высевают под покров яровой пшеницы или овса и запахивают на следующий год в конце июня в фазе начала цветения. По данным СибНИИСХоза[1], по сидеральному пару в южной лесостепи Западной Сибири больше накапливается влаги и нитратов (до 38 %), снижается засоренность (на 20 %).
Донник положительно действует на фитосанитарное состояние почв по заселенности их В. sorokiniana. При этом проявляются две противоположные тенденции: в период роста корневые выделения донника стимулируют увеличение популяции фитопатогена в 2-3 раза, а в период запашки - подавляет ее в 3-4 раза. В итоге фитосанитарная ситуация после донника в 1,8 раза благоприятнее, чем после чистого пара. Особенно значительна фитосанитарная эффективность донника во влажных условиях подтайги и северной лесостепи. 1ипашка донника на дерново-подзолистой почве в подтайге позволяет производить практически полное оздоровление почв при однократном применении, а в северной лесостепи на выщелоченном черноземе — снизить долю жизнеспособных конидий с 63,3 до 0,8 % против 28,3 % при внесении 20 т/га навоза. Такого мощного подавления жизнеспособности В. sorokiniana в почве не производит ни один другой агротехнический прием. Биологическая эффективность составляет 9К,7 %.
Развитие корневых гнилей не столь резко различается: без удобрений 11,7%, при внесении 20 т/га навоза - 7,3, а при запашке донника - 6,7% (при ПВ = 5,0%). Биологическая эффективность однократного применения навоза составляет 37,6 %, а при запашке донника - 42,7 %. Различие в биологической эффективности донника по оздоровлению почв и растений пшеницы объясняется тем, что при разложении зеленой массы растений донника выделяется много нитратов, которые обусловливают жизнеспособность оставшейся популяции фитопатогена и восприимчивость к ней растений яровой пшеницы. Для нейтрализации избытка азота необходимо внесение фосфорных удобрений. Тогда развитие корневых гнилей снижается ниже ПВ, биологическая эффективность донника в снижении болезней достигает 70-75 %, а урожайность возрастает на 20-23 % [30].
Зеленые удобрения эффективны против обыкновенной парши картофеля (табл. 6.2.4).
Таблица 6.2.4 Влияние зеленого удобрения на поражаемость клубней картофеля обыкновенной паршой (по С. М. Тупеневич)
|
Удобрения, запаханные в год, предшествующий посадке картофеля |
Количество больных клубней, % |
Развитие болезни на клубнях, % |
Урожайность, ц/га |
|
Контроль |
34,0 |
16,2 |
81 |
|
Зеленое удобрение |
15,3 |
6,2 |
117 |
|
Зеленое удобрение + протравливание |
8,5 |
3,4 |
126 |
|
НСРю |
7,7 |
0,6 |
16,8 |
Разложение растительных остатков при внесении зеленых удобрений (независимо от соотношения С : N) вызывает начальное снижение уровня популяции патогенов. Однако растительные остатки с низким соотношением С : N дают более высокое очищение почвы вследствие действия механизма "прорастание - лизис".
Установлено положительное влияние запашки различных растений (рапс, чина, бобово-злаковая смесь) на развитие актиномицетов, в том числе антагонистов офиоболезной корневой гнили. После запашки зеленого удобрения через 15-35 дней (летом) численность антагонистов возросла в 3-4 раза по сравнению с численностью в поле под паром. Максимальный эффект наблюдался при запашке большой массы бобово-злаковой смеси.
В качестве промежуточных культур возделываются бобовые, злаковые и их смеси, а также культуры семейства капустовых. Промежуточные культуры увеличивают содержание органического вещества в почве от 13 до 24 ц/га, улучшая ее питательные, водно-физические и фитосанитарные свойства. При этом бобовые культуры особенно эффективно улучшают азотный режим, злаковые - структуру, водно-воздушные свойства, а капустовые - снижают засоренность и улучшают фитосанитарное состояние почвы.
Из бобовых культур в качестве промежуточных используют люпин, некоторые виды клевера, сераделлу, донник, озимую и яровую вику, горох; из злаковых - райграсе многоукосный, озимую рожь, овес; из капустовых - рапс, горчицу, редьку масличную.
Промежуточные культуры подбираются с учетом зональных особенностей. В Нечерноземной зоне РФ рекомендуются люпин многоукосный, донник, рапс, горчица, фацелия, редька масличная; в Центрально-Черноземной зоне - горох, вика, овес, бобово-злако- вые смеси, рапс; на Северном Кавказе - яровые и озимые капустовые, горохо-овсяные смеси.
В Западной Сибири после озимой ржи, вико-овсяной смеси на зеленый корм рекомендуется выращивать поукосно рапс яровой. После уборки вико-овсяной смеси в середине июля на зеленый корм в Новосибирской области выращивают рапс, урожай зеленой массы которого достигает более 30 т/га. Используется также трехкомпонент ная смесь вики, овса, подсолнечника.
На полях, заселенных возбудителем вилта выше ПВ, высевают рожь, овес, горчицу, рис, шабдар, озимый горох и другие. Их посев проводится в августе-сентябре после уборки яровых культур (кукурузы на зерно) или хлопчатника. Четырехлетнее культивирование ржи в качестве промежуточной культуры существенно оздоравливает почву, снижает развитие вилта на 25 % при повышении ежегодно урожайности хлопка-сырца на 4 ц/га.
В качестве укосных и отавных зеленых удобрений используются многолетние бобовые и злаковые травы, которые оставляют после себя самое большое количество органических остатков: 4,5-6,5 т/га против 1,4-1,7 т/га после гороха и гороха с овсом. Таким образом, органические удобрения попадают в почву в виде зрелых (с более широким отношением С : N) и зеленых (с более узким отношением С : N) растительных тканей. На примере В. sorokiniana выяснено, что зеленые остатки (части растений) заселяются в почве фитопатогенами интенсивнее, чем зрелые (табл. 6.2.5).
Таблица 6.2.5 Интенсивность заселения В. sorokiniana разных отрезков стеблей яровой пшеницы (по Л. К. Хацкевич, А. А. Бенкену), %
|
Фон |
Зеленые стебли |
Зрелая солома |
|
Искусственно инфицированная |
49,7 |
15,1 |
|
почва (100 конидий/г) |
|
|
|
Естественно инфицированная |
44,1 |
15,5 |
|
почва |
|
|
Зрелая солома примерно в три раза слабее заселяется В. sorokiniana, чем зеленые стебли, которые моделируют растения-хозяева. Возбудитель на растительных остатках только сохраняется и выживает. Именно поэтому растительные остатки являются для него менее привлекательным субстратом. Кроме того, зрелая солома быстрее заселяется сапротрофами, в то время как клетки зеленых частей растений вначале бывают для них недоступными.
Заселяя зеленые растительные остатки, фитопатогены временно увеличивают свой инфекционный потенциал. При этом увеличение его может происходить за счет разных растений: хозяев и нехозяев. Для примера приведем данные JI. К. Хацкевич о способности В. sorokiniana заселять зеленые отрезки различных сельскохозяйственных культур:
Таким образом, при внесении зеленых удобрений действует преимущественно два механизма оздоровления почв: повышение их супрессивности благодаря интенсивному размножению микрофлоры, в том числе антагонистов-супрессоров, и нарушение (снижение) фунгистазиса, или состояния покоя пропагул фитопатогенов, вследствие чего они прорастают и лизируются почвенной микрофлорой в отсутствии растений-хозяев (механизм "прорастание - лизис"). Промежуточные культуры оказывают положительное влияние благодаря преимущественно второму механизму действия. Кроме того, они имеют большое значение в снижении засоренности посевов.
Магистрант должен знать:
- значение гумуса в долговременной оптимизации фитосанитарного состояния почв;
- отличия регулирующей фитосанитарной роли гумуса в агро- и естественных экосистемах;
- эффективность различных видов органических удобрений против различных биоэкологических видов и групп вредных организмов;
- микробные системы и сукцессионные процессы при разложении органических удобрений и их роль в создании и активации долговременной супрессивности почв;
- фитосанитарную роль зеленых удобрений и промежуточных культур.
Магистрант должен уметь:
- применять органические удобрения для создания долговременных механизмов саморегуляции фитосанитарного состояния почв по почвенным вредным организмам;
- использовать ФПК (фитосанитарные почвенные картограммы) для периодической оптимизации фитосанитарного состояния почв на примере Bipolaris sorokiniana под зерновые культуры (пшеницу, ячмень).
1. Какова роль гумуса в оптимизации фитосанитарного состояния почв?
2. Какие факторы являются доминирующими в регулировании чис- понности фитопатогенов в агро- и естественных экосистемах? Показать на примере В. sorokiniana.
3. Какова эффективность органических удобрений (навоза, перегноя, |.оломы) в оптимизации и стабилизации фитосанитарного состояние почв? Привести примеры
4. Каков механизм биологического действия органических удобрении по оздоровлению почв?
5. Что такое супрессивность почв и почему она изменяется под вли- ннием органических удобрений?
6. В чем состоит фитосанитарная роль зеленого удобрения?
7. Как оптимизировать фитосанитарный эффект зеленого удобрения?
8. В чем состоит фитосанитарная роль промежуточных культур?
9. Какие процессы происходят в почве при попадании в нее зеленых остатков растений?
7. ПРИМЕНЕНИЕ МИНЕРАЛЬНЫХ УДОБРЕНИЙ
И ХИМИЧЕСКИХ МЕЛИОРАНТОВ В ЦЕЛЯХ ЗАЩИТЫ
РАСТЕНИЙ ОТ ВРЕДНЫХ ОРГАНИЗМОВ
7.1 Многоплановое действие минеральных удобрений
Минеральное питание растений находится под контролем сложной, развернутой во времени генетической программы. Процессы минерального питания клеток растений определяются генотипом. На них влияют особенности всех элементов схемы: ДНК - РНК - белок - фермент - биохимическая реакция - физиологический процесс - свойства клетки - свойства органов - свойства организма. Эти процессы питания тесно зависят от экологических условий, реакции растений на которые также генетически обусловлены.
Общий прирост урожайности сельскохозяйственных культур от внесения удобрений на 2/3 зависит от минеральных и на 1/3 - от органических. Внесение минеральных удобрений - это прежде всего прямая компенсация потерь минеральных веществ почвы после их извлечения урожаем. Результаты внесения минеральных удобрений непосредственно отражаются на физических, химических и биологических свойствах почвы и могут привести к ее "оздоровлению" или "заболеванию".
Основные требования к подбору системы удобрения сельскохояй- ственных культур - оптимизация режима питания, удовлетворение потребностей растений в макро- и микроэлементах в течение вегетации, особенно в критические периоды роста и развития растений. Это достигается поэтапным внесением удобрений: основного - до посева, стартовой дозы, например, фосфора в рядки при посеве зерновых культур и азотных подкормок по вегетирующим растениям в соответствии с результатами почвенной и растительной диагностики и с учетом условий увлажнения, развития растений и др.
При разработке системы удобрений ставится следующая задача:
- питательные вещества должны находиться в почве в подвижном состоянии;
- питательные вещества должны быть в достаточном сбалансированном количестве.
Это позволяет растениям эффективно использовать их за относительно короткий период вегетации. По современным представлениям систему применения удобрений следует дифференцировать применительно к каждой экосистеме сельскохозяйственных культур и каждой почвенной разности. При этом целью является не минимализация, а оптимизация применения удобрений.
Каждый питательный элемент имеет свое агроэкологическое значение, но особая роль принадлежит азоту, фосфору и калию.
В земледелии нашей страны 1 кг питательных веществ удобрений аает в среднем прибавку 4-5 кг зерна. Максимальная эффективность минеральных удобрений достигается при применении их вместе с органическими. Органические удобрения ослабляют отрицательное действие высоких концентраций минеральных удобрений и обеспечивают питание растений в течение всей вегетации. Дальнейшая оптимизация минерального питания состоит в применении микроэлементов, улучшающих физиологические процессы в растениях и снижающих возможность поражения их болезнями, вредителями и сорняками.
7.2 Влияние минеральных удобрений на развитие почвенных, или корне-клубневых, вредных организмов
Внесение минеральных удобрений оказывает значительное влияиие на популяции вредных организмов, которые в неподвижном (пропагулы фитопатогенов, семена сорняков) или малоподвижном (нематоды, личинки фитофагов) состоянии длительное время выживают, сохраняются или обитают в почве. Особенно широко в почвах представлены возбудители обыкновенных корневых гнилей (В. sorokiniana, виды p. Fusarium). Название вызываемых ими заболеваний - "обыкновенные" гнили - подчеркивает широту ареалов на сотнях растений-хозяев. Кроме того, они относятся к разным экологическим группам почвенных фитопатогенов: В. sorokiniana - к временным обитателям почвы, а виды рода Fusarium - к постоянным. Это делает их удобными объектами для выяснения закономерностей, характерных для группы почвенных, или корневых, инфекций в целом.
Под влиянием минеральных удобрений агрохимические свойства пахотных почв существенно меняются по сравнению с их аналогами На целинных и залежных участках. Это оказывает большое влияние на выживаемость, жизнеспособность, а следовательно, и численность фитопатогенов в почве. Покажем это на примере В. sorokiniana (табл. 7.2.1).
Чрезвычайно важно, что самыми значимыми экологическими факторами, изменяющими плотность популяций возбцдителя в почве, являются в агроэкосистемах – азот (NO3) и калий (K2O), а в естественных экосистемах – гумус. В агроэкосистемах возрастает зависимость плотности популяции грибы от рН почвы, а также содержания подвижных форм фосфора (P2O5)
В отличие от минерального азота, действие органики на возбудителей болезней происходит через микробное разложение органического вещества. Поэтому увеличение органического азота в почве коррелирует с ростом популяции почвенной микрофлоры, среди которой существенную долю составляют антагонисты. Обнаружена высокая зависимость численности популяции гельминтоспориозной гнили в агроэкосистемах от содержания минерального азота, а в естественных, где преобладает органический азот - от содержания гумуса. Связь численности популяции В. sorokiniana с азотом в естественных экосистемах тоже проявляется, но количественно менее выражена: доля влияния на популяцию составляет в почвах естественных экосистем Западной Сибири 45 % против 90 % в агроэкосистемах. Наоборот, доля влияния органического азота более весома в естественных экосистемах - соответственно 70 % против 20 %. Внесение азотных удобрений на черноземах значительнее стимулирует размножение В. sorokiniana в сравнении с фосфорным, фосфорно-калийным и полным удобрениями.
По данным И. И. Черняевой, Г. С. Муромцева, JI. Н. Коробовой, В. А. Чулки ной и др., сульфат аммония на нейтральных и слабощелочных почвах достаточно эффективно подавляет прорастание пропагул фитопатогенов и снижает плотность популяций таких широко распространенных фитопатогенов как виды родов Fusarium, Helmin- thosporium, Ophiobolus и утрачивает это качество при совместном внесении с известью. Механизм подавления объясняется поглощением иона аммония корнями растений и выделением в ризосферу корней иона водорода. В результате этого в ризосфере растений повышается кислотность почвенного раствора. Прорастание спор фитопатогенов подавляется. Кроме того, аммоний - как менее подвижный элемент - обладает пролонгированным действием. Он поглощается почвенными коллоидами и постепенно высвобождается в почвенный раствор.
Аммонификация осуществляется аэробными и анаэробными микроорганизмами (бактериями, актиномицетами, грибами), среди которых выявлены активные антагонисты возбудителей корневых гнилей. Корреляционный анализ показывает, что между численностью В. sorokiniana в почвах и численностью аммонификаторов на черноземных почвах Западной Сибири существует обратная тесная зависимость: г= - 0,839 н-- 0,936.
Содержание азота в почве оказывает влияние на выживаемость фитопатогенов на(в) инфицированных растительных остатках. Так, выживаемость Ophiobolus graminis и Fusarium roseum была выше на соломе в почвах, богатых азотом, в то время как для В. sorokiniana, наоборот,- в почвах с низким его содержанием.
Внесение азотных удобрений усиливает рост вегетативных органов растений, накопление в них небелкового азота (аминокислот), доступного для патогенов; растет обводненность тканей, уменьшается толщина кутикулы, клетки увеличиваются в объеме, оболочка их становится тоньше. Это облегчает проникновение возбудителей в ткани растений-хозяев, усиливает их восприимчивость к болезням. Чрезмерно высокие нормы внесений азотных удобрений вызывают дисбаланс в питании растений азотом и повышенное развитие болезней.
Е. П.Дурынина и JI. JI. Великанов отмечают, что высокая степень поражения растений при внесении азотных удобрений связана со значительным накоплением небелкового азота. Другие авторы связывают это явление с изменением количественного соотношения аминокислот при патогенезе болезней. Более сильное поражение ячменя В. sorokiniana отмечено в случае высокого содержания глутамина, треонина, валина и фенилаланина
Внесение азотных удобрений в аммонийный форме снижает процесс размножения овсяной цистообразующей нематоды и повышает физиологическую устойчивость к ней растений. Так, внесение сульфата аммония снижает численность нематоды на 78 %, а урожайность к-рна увеличивается на 35,6 %. В то же время применение нитратных форм азотных удобрений, наоборот, способствует увеличению популяции овсяной нематоды в почве.
Таким образом, потребности растений и вредных организмов в азоте как элементе питания совпадают. Это приводит как к росту урожайности при внесении азотных удобрений, так и к размножению вредных организмов. Более того, в агроэкосистемах преобладают минеральные формы азота, особенно нитратная, которые непосредственно потребляются вредными организмами. В отличие от агроэкосистем, в естественных экосистемах преобладает органическая форма азота, потребляемая вредными организмами только при разложении органических остатков микрофлорой. Среди неё много антагонистов, подавляющих всех возбудителей корневых гнилей, но особенно специализированных, как В. sorokiniana. Это ограничивает размножение возбудителей корневых гнилей в естественных экосистемах, где их численность постоянно поддерживается на уровне ниже ПВ.
Фосфорные удобрения. Фосфор входит в состав нуклеиновых кислот, макроэргических соединений (АТФ), участвуя в синтезе белков, жиров, углеводов, аминокислот. Он принимает участие в фотосинтезе, дыхании, регуляции проницаемости мембран клеток, в образовании и переносе энергии, необходимой для жизнедеятельности растений и животных. Основная роль в энергетических процессах клеток, тканей и органов живых организмов принадлежит АТФ (аденозинтрифосфорной кислоте). Без АТФ не могут проходить ни процессы биосинтеза, ни распада метаболитов в клетках. Роль фосфора в биологическом переносе энергии уникальна: устойчивость АТФ в средах, где идет биосинтез, больше устойчивости других соединений. Это связано с тем, что богатая энергией связь защищена отрицательным зарядом фосфорила, от талкивающим молекулы воды и ионы ОН". В противном случае АТФ легко подвергалась бы гидролизу и распаду.
При обеспечении растений фосфорным питанием в них усилива ются процессы синтеза, активизируется рост корней, ускоряется созревание сельскохозяйственных культур, возрастает засухоустойчивость, улучшается развитие генеративных органов.
Главным источником фосфора для растений в агроэкосистемах являются фосфорные удобрения. Растения поглощают фосфор в начальные фазы роста и очень чувствительны к его недостатку в этот период.
Внесение фосфорных удобрений оказывает значительное влияние на развитие корневых гнилей. Этот эффект достигается даже при внесении удобрений в небольших дозах, в рядки при посеве. Положительное действие фосфорных удобрений объясняется тем, что фосфор способствует усиленному росту корневой системы, утолщению механических тканей, а главное, определяет поглотительную (метаболитическую) активность корневой системы.
Внесение фосфорного удобрения замедляло развития обыкновенной корневой гнили во всех изученных зонах Сибири даже тогда, когда в "первом минимуме" в почве находится азот (северная лесостепь). Положительное действие фосфора сказывалось и при основном и при рядковом внесении в небольшой (Р15) дозе. Рядковое удобрение более целесообразно при ограниченном количестве удобрений.
Эффективность фосфорных удобрений для вегетативных органов растений различается: оздоровление подземных, особенно вторичных корней проявлялось во всех зонах, а надземных - только в увлажненных н умеренно увлажненных (подтайга, северная лесостепь). В пределах одной зоны эффект оздоровления от фосфорного удобрения на подземных органах был в 1,5-2,0 раза выше, чем на надземных. На почвозащитных фонах обработки в степной зоне особенно эффективны в оздоровлении почвы и вегетативных органов растений яровой пшеницы азотно-фосфорные удобрения в расчетной норме. Усиление ростовых процессов под влиянием минеральных удобрений приводило к повышению выносливости растений к обыкновенной корневой гнили. При эгом ведущая роль принадлежала тому макроэлементу, содержание которого в почве минимально: в горно-степной зоне - фосфору, в северной лесостепи - азоту. В горно-степной зоне, например, выявлена корреляция между уровнем развития корневых гнилей (%) по годам и величиной урожайности зерна (ц/га):
Год r±m
1965 0,919 ±0,057
1966 0,843 ±0,103
1967 0,900 ± 0,067
1968 0,856 ± 0,096
1969 0,797 ±0,127
Среднее t 0,05 0,952 ±0.114
Корреляция имеет обратный характер: чем слабее развитие корневых гнилей, тем выше урожайность зерна, и наоборот.
Многолетние исследования, проведенные на Ротамстедской опытной станции (Англия), свидетельствуют о том, что биологическая эффективность фосфорных удобрений против корневых гнилей (возбудитель Ophiobolus graminis) зависит от плодородия почв и предшественников, изменяясь от 58 % до 6-и кратного положительного эффекта. Максимальная эффективность достигалась при комплексном применении фосфорных удобрений с азотными.
Повышение устойчивости растений под влиянием фосфорного удобрения ограничивает вредоносность проволочников, нематод, сокращая критический период в результате интенсификации ростовых процессов на начальных фазах.
Внесение фосфорно-калийных удобрений оказывает прямое токсическое действие на фитофагов. Так, при внесении фосфорно-калийных удобрений снижается численность проволочников в 4-5 раз, а при добавлении к ним азотных удобрений — в 6-7 раз по сравнению с их исходной численностью, и в 3-5 раз по сравнению с контрольными данными без применения удобрений. Токсическое действие минеральных удобрений на проволочников изменяется в зависимости от гумусности почв, их механического состава и величины рН. Чем меньше органического вещества содержится в почве, ниже рН и легче механический состав почвы, тем выше токсическое действие минеральных, в том числе фосфорных удобрений на насекомых.
Калийные удобрения. По данным Международного института калийных удобрений (750 полевых экспериментов) калий снижал поражаемость растений грибными болезнями в 526 случаях (71,1 %), был неэффективным в 80 (10,8 %) и увеличивал поражаемость в 134 (18,1 %) случаях. Он особенно эффективен в оздоровлении растений в увлажненных прохладных условиях даже при высоком содержании его в почве. В пределах Западно-Сибирской низменности калий стабильно производил положительный эффект оздоровления почв в зонах подтайги (табл. 7.2.1).
Внесение калийных удобрений даже при высоком содержании катил в почвах всех трех зон существенно снижало заселенность почв И sorokiniana. Биологическая эффективность калия составляла 30- 58 % против 29-47 % фосфорного и при неустойчивой эффективности азотного удобрения: в подтайге и северной лесостепи положительна (18-21 %), в горно-степной зоне - отрицательна (-64%).
Общая микробиологическая активность почвы и концентрация в ней K2O оказывают решающее воздействие на выживаемость Rhizoclonia solani. Калий способен повышать приток углеводов в корневую систему растений.
Таблица 7.2.1 Влияние калийных удобрений на оздоровление почв в различных почвенно-климатических зонах Западной Сибири
|
Культура |
Зона, тип почв |
Численность конидий Bipolaris sorokiniana в 1 г воздушно-сухой почвы |
|||
|
без удобрений |
при внесении удобрений |
||||
|
калийного |
фосфорного |
азотного |
|||
|
Яровая |
Подтайга, серая |
62±3 |
26±3 |
33±3 |
49±2 |
|
пшеница |
лесная |
|
|
|
|
|
|
Северная лесостепь, |
99±5 |
69±5 |
70±7 |
82±4 |
|
|
выщелоченный |
|
|
|
|
|
|
чернозем |
|
|
|
|
|
Яровой |
Горно-степная, |
172±9 |
101 ±6 |
111±8 |
283±11 |
|
ячмень |
каштановая |
|
|
|
|
Кроме влияния на интенсивность размножения возбудителей и выживаемость их в почве, минеральные удобрения воздействуют на физиологическую устойчивость растений к инфекции. При этом калийные удобрения усиливают в растениях процессы, задерживающие распад органических веществ, повышают активность каталазы и пероксида- зы, снижают интенсивность дыхания и потери сухих веществ.
Микроэлементы. Микроэлементы составляют обширную группу катионов и анионов, которые оказывают многогранное воздействие на интенсивность и характер спороношения возбудителей болезней, а также устойчивость к ним растений-хозяев. Важнейшей особенностью действия микроэлементов является их относительно малые дозы, необходимые для ослабления вредоносности многих заболеваний.
С целью снижения вредоносности болезней рекомендуется применять следующие микроэлементы:
- гельминтоспориоз зерновых культур - марганец;
- вертициллез хлопчатника - бор, медь;
- корневая гниль хлопчатника - марганец;
- фузариозное увядание хлопчатника - цинк;
- корнеед свеклы - железо, цинк;
- ризоктониоз картофеля - медь, марганец,
- рак картофеля - медь, бор, молибден, марганец;
- черная ножка картофеля - медь, марганец;
- вертициллез картофеля - кадмий, кобальт;
- черная ножка и кила капусты - марганец, бор;
- фомоз моркови -бор;
- черный рак яблони - бор, марганец, магний;
- серая гниль клубники - марганец.
Механизм действия микроэлементов на разных возбудителей болезней различен.
В ходе патогенеза корневых гнилей на ячмене, например, нарушаются физиолого-биохимические процессы и разбалансируется элементный состав растений. Оказывается, что в фазе кущения снижается содержание К, С1, Р, Mn, Си, Zn и растет концентрация Fe, Si, Mg и Са. Подкормка растений микроэлементами, в которых растение испытывает дефицит, стабилизирует метаболитические процессы в растениях. Тем самым возрастает их физиологическая устойчивость к возбудителям.
Различные возбудители нуждаются в различных микроэлементах. На примере возбудителя техасской корневой гнили (возбудитель Phy- matotrichum omnivorum) показано, что только Zn, Mg, Fe увеличивают биомассу мицелия возбудителя, в то время Са, Со, Си, А1 угнетают этот процесс. Поглощение Zn начинается со стадии прорастания конидий. У Fusarium graminearum Zn влияет на образование желтых пигментов. Большинство грибов требуют наличия в субстрате Fe, В, Mn, Zn, хотя и в разных концентрациях.
Бор (В), воздействуя на проницаемость клеточных мембран растений и транспорт углеводов, изменяет их физиологическую устойчивость к фитопатогенам.
Выбор оптимальных доз микроудобрений, например, при внеении Мп и Со на хлопчатнике, снижает развитие вилта на 10-40 %. Применение микроэлементов является одним из эффективных способов оздоровления картофеля от парши обыкновенной. По данным известного немецкого фитопатолога Г. Бразда (G. Brazda), марганец снижает развитие парши обыкновенной на 70-80 %. Условия, способствующие поражению клубней картофеля паршой, совпадают с факторами марганцевого голодания. Есть прямая зависимость между развитием парши обыкновенной и содержанием марганца в кожуре клубней картофеля. При недостатке марганца кожура становится шершавой и трескается.
Влияние микроудобрений на развитие фитофагов и других почвенных вредных организмов изучено недостаточно. Они в большей степени применяются для оздоровления посевов от наземно-воздушных, или листо-стеблевых, вредных организмов (см. следующий раздел).
Микроэлементы применяются при обработке посевного и посадочного материала. Они вносятся в почву вместе с NPK, либо при опрыскивании растений или при поливе. Во всех случаях эффективность микроудобрений в защите растений от почвенных вредных организмов, особенно фитопатогенов, возрастает при внесении их на фоне полного минерального удобрения.
Полное минеральное удобрение. Внесение полного минерального удобрения на основе агрохимических картограмм и нормативного метода оказывает наиболее благоприятное влияние на фитосанитарное состояние почв и посевов в отношении почвенных, или корне клубневых, инфекций, оздоравливая почву и корнеклубнеплоды, которые используются на продовольствие и на семена.
Оздоровление почв с помощью полного минерального удобрения под яровую пшеницу и ячмень происходит практически во всех по- чвенно-климатических зонах (табл. 7.2.2).
Биологическая эффективность полного минерального удобрения изменялась по зонам от 14 до 62 %: более высокой она была в относительно увлажненных зонах, чем в засушливой (Кулундинская степь), а в пределах зоны — в бессменных посевах, где отмечалась худшая фитосанитарная ситуация.
Роль минеральных удобрений в оздоровлении почв снижается, когда высеваются семена, зараженные фитопатогенами. Зараженные семена создают микроочаги возбудителя инфекции в почвы и вдобавок возбудитель, находившийся на(в) семенах, первым занимает экологическую нишу на пораженных органах растений.
Все минеральные удобрения, снижающие рН на дерново-подзолистой почве, негативно влияют на выживаемость пропагул В. sorokiniana в почве (г = - 0,737). Так, калийные удобрения, подкисляя почву, снижают численность популяции фитопатогена, особенно в недостаточно влажной почве.
Таблица 7.2.2 Влияние полного минерального удобрения на заселенность почв Bipolaris sorokiniana
|
Культура |
Зона |
Численность конидий Bipolaris sorokiniana в 1 г воздушно-сухой почвы |
||
|
контроль, без удобрений |
внесено NPK |
|||
|
абс. |
отклонение от контроля, % |
|||
|
Яровая |
Подтайга |
45±4 |
17±2 |
-62 |
|
пшеница |
Северная лесостепь |
99±5 |
67±5 |
-32 |
|
|
Кулундинская степь |
22±2 |
19±1 |
-14 |
|
Ячмень |
Тайга |
28±3 |
16±3 |
|
|
|
Предгорная |
142±6 |
75±4 |
-47 |
|
|
в том числе по |
|
|
|
|
|
предшественникам: |
|
|
|
|
|
горох |
101 ±6 |
64±4 |
-37 |
|
|
кукуруза |
113±7 |
66±3 |
-42 |
|
|
бессменный посев |
211 ±9 |
96±5 |
-55 |
|
|
Горно-степная |
158±7 |
72±5 |
-53 |
Повышение физиологической устойчивости растений к болезням приводит к оздоровлению подземных и надземных вегетативных органов. Еще Д. Н. Прянишников отмечал, что у голодающих растений пропорциональное развитие вегетативных органов нарушается. В зонах достаточного (тайга, подтайга, предгорья) и умеренного (лесостепь) увлажнения в Западной Сибири под влиянием полного минерального удобрения существенно возрастает оздоровление как подземных (первичные, вторичные корни, эпикотиль), так и надземных (прикорневые листья, основание стебля) вегетативных органов. В то же время в засушливых условиях (Кулундинская степь) увеличивается количество здоровых корней, особенно вторичных
Для повышения физиологической устойчивости к возбудителям болезней важен баланс питательных веществ, особенно в отношении N-N03, Р205, К20, который различается по культурам. Так, для повышения физиологической устойчивости растений картофеля к болезням отношение N : Р : К рекомендуется 1 : 1 : 1,5 или 1 : 1,5 : 1,5 (преобладают фосфор и калий), а для повышения физиологической устойчивости хлопчатника к вилту на полях, заселенных пропагула- ми возбудителя выше ПВ, выдерживают N : Р : К как 1 : 0,8 : 0,5 (преобладает азот).
Полное минеральное удобрение влияет на популяции фитофагов, обитающих в почве. Как общая закономерность отмечено снижение численности фитофагов при отсутствии заметного отрицательного влияния на энтомофагов. Так, смертность проволочников зависит от концентрации солей в почве, состава катионов и анионов, осмотического давления жидкостей в теле проволочников и наружном почвенном растворе. С повышением интенсивности обмена веществ у насекомых растет проницаемость их покровов для солей. Особенно проволочники чувствительны к минеральным удобрениям весной и летом.
Действие минеральных удобрений на проволочников зависит также от содержания гумуса в почве, ее механического состава и величин рН. Чем меньше в ней органического вещества, тем выше токсическое действие минеральных удобрений на насекомых. Биологическая эффективность NK и NPK на дерново-подзолистых почвах Ьелоруссии, внесенных под ячмень в звене севооборота ячмень - овес - гречиха, достигает в снижении численности проволочников соответственно 77 и 85 %. В то же время численность энтомофагов (жужелиц, стафилинид) в процентном отношении к вредителям не уменьшается, а в ряде случаев даже возрастает [20].
Систематическое применение полного минерального удобрения на нолях ОПХ НИИСХ ЦЧП им. В.В.Докучаева способствует снижению численности и вредоносности проволочников до уровня ЭПВ.
Вследствие этого в хозяйстве не требуется применения инсектицидов против этих вредителей [17].
Минеральные удобрения существенно ограничивают интенсивность размножения почвенных, или корне-клубневых, вредных организмов, снижают численность и длительность выживания их в почве и на(в) растительных остатках из-за повышения биологической и антагонистической активности почвы, роста устойчивости и выносливости (адаптивности) растений к вредным организмам. Внесение азотных удобрений повышает преимущественно выносливость (компенсаторные механизмы) растений к вредным организмам, а внесение фосфорных и калийных - физиологическую устойчивость к ним. Полное минеральное удобрение совмещает оба механизма положительного действия.
Устойчивый фитосанитарный эффект минеральных удобрений достигается дифференцированным подходом по зонам и культурам при определении доз и баланса питательных веществ макро- и микроудобрений на основе агрохимических картограмм и нормативного метода расчета [28]. Однако с помощью минеральных удобрений кардинальное оздоровление почв от возбудителей корневых инфекций не достигается.
Оздоровление почв является на современном этапе развития сельского хозяйства фундаментальной предпосылкой для повышения устойчивости и адаптивности агроэкосистем при переходе к адаптивно-ландшафтному земледелию и адаптивному растениеводству.
7.3 Влияние минеральных удобрений на развитие наземно-воздушных,
или листо-стеблевых, вредных организмов
Азотно-фосфорно-калийные удобрения. Влияние минеральных удобрений на жизненный цикл наземно-воздушных вредных организмов возможно в трех направлениях:
1) повышение физиологической устойчивости и выносливости растений к инфекциям и инвазиям (прямое действие);
2) снижение репродуктивной способности вредных организмов на растениях-хозяевах при разных фонах минерального питания (косвенное действие);
3) замедление скорости механизма передачи возбудителей на второй фазе в период пребывания их на инфицированных растительных остатках и особенно на третьей - при внедрении в здоровые растения- хозяева (косвенное действие).
Решающая роль принадлежит минеральным удобрениям как средству повышения устойчивости и выносливости растений к поражению и повреждению их вредными организмами.
По данным Международного института калия в Берне (Швейцария), минеральные удобрения как средства повышения физиологической устойчивости растений к болезням в большей мере эффективны на посевах средневосприимчивых сортов. Несбалансированное питание высоковосприимчивых и иммунных сортов мало влияет на изменение их устойчивости. Внесение тройной дозы калия (240 кг/га K20) в 2 раза снижало поражение озимой пшеницы септориозом, а одностороннее повышение доз азота усиливало восприимчивость пшеницы к ржавчине. Фосфор, сокращая вегетационный период, уменьшал вредоносность ржавчины, а калий задерживал ее проявление. По этой причине для ограничения развития ржавчины озимой пшеницы были эффективны фосфорно-калийные и калийные подкормки. Степень поражения септориозом яровой пшеницы в северной лесостепи Новосибирской области составила при сбалансированном азотно-фосфорном питании 4,9-4,2 % (ниже порога вредоносности в 2 раза). Применение фунгицидов не требовалось. В этих же условиях при одностороннем увеличении дозы азотного удобрения с 30 до 60 кг д. в./га степень поражения септориозом возросла до 21,7 %. Поэтому уже требовалась одна обработка фунгицидами для предотвращения недобора урожая зерна от болезни.
Вопреки сложившемуся мнению, не только избыток азота, но и избыток фосфора может усилить развитие септориоза и снизить урожай: г = 0,76. Еще более контрастны результаты развития бурой ржавчины на разных фонах минерального питания яровой пшеницы. При сбалансированном азотно-фосфорном питании растений степень поражения составила 9,6 %, или в 2 раза ниже, чем в контроле без применения удобрений. Этот уровень развития бурой ржавчины на районированном в Новосибирской области сорте яровой пшеницы Новосибирская 67 не представляет опасности для снижения урожая зерна. При одностороннем увеличении дозы азотного удобрения (N60) развитие ржавчины выросло до 74,2 % (почти в 8 раз по сравнению с фоном сбалансированного полного минерального питания). Теперь уже требовалось применение фунгицидов для ограничения развития болезни.
Динамика фосфорного обмена в растениях характеризует относительную устойчивость пшеницы к бурой ржавчине, а количественное содержание и характер динамики азотного и углеводного обмена в листьях связаны преимущественно с выносливостью и продуктивностью растений. По данным
В. П. Турапина, внесение фосфорного удобрения снижает вредоносность болезни, повышая урожайность пшеницы. Наиболее эффективным было рядковое внесение суперфосфата, когда гранулы удобрения располагались вблизи семян. Заражение озимой пшеницы листовой ржавчиной (P. recondite) и мучнистой росой (Е. graminis) линейно зависело от увеличения дозы азотного удобрения с 34 до 101 кг д. в./га. Фосфорное удобрение (20 кг д. в./га) уменьшает заражение ржавчиной и мучнистой росой.
Пораженность озимой пшеницы мучнистой росой на Украине (Черкасская область) возрастала при внесении повышенных доз минеральных удобрений, особенно азотных. Для возбудителей болезней создавался лучший микроклимат на посевах с более плотным стеблестоем. Фосфорно-калийные подкормки в период вегетации, наоборот, снижали вредоносность болезни. Но в полной мере предотвратить развитие болезни выше порога вредоносности с помощью оптимизации применения удобрений не удалось и пришлось применять фунгициды.
Исследования, проведенные в Польше, показали, что как недостаток, так и избыток минеральных удобрений, особенно азотных, увеличивает развитие мучнистой росы, септориоза, корневой гнили и корневой шейки пшеницы. По данным Т. И. Захаровой и С. П. Сафьянова, в условиях орошения яровой пшеницы только калийные удобрения (К60) стабилизировали развитие мучнистой росы, тогда как все остальные виды и дозы минеральных удобрений способствовали увеличению развития болезни.
Обобщенная оценка влияния минеральных удобрений на поражение ячменя мучнистой росой, данная чехословацкими учеными, характерна для листо-стеблевых инфекций в целом. Она свидетельствует, что сбалансированное минеральное питание растений стабилизирует развитие мучнистой росы на уровне контроля (без удобрений) или даже снижает этот процесс, особенно в случае применения фосфорно-калийного удобрения.
Таким образом, управление питанием растений-хозяев является мощным стабилизирующим и оптимизирующим средством улучшения фитосанитарного состояния посевов по листо-стеблевым инфекциям. По мнению известного американского ученого R. Е. Albrech, в интенсивном развитии болезней при использовании минеральных удобрений виноваты не специалисты по защите растений, а физиологи и агрохимики, не разработавшие научных и практических основ сбалансированного питания растений сельскохозяйственных культур.
При внесении минеральных удобрений важно иметь в виду следующие параметры растений и возбудителей, которые, изменяясь, обусловливают ухудшение или оздоровление фитосанитарной ситуации посевов сельскохозяйственных культур.
Параметры растений-хозяев:
- мощный рост, обусловливающий микроклимат в посевах и устойчивость растений;
- анатомические и гистологические показатели: толщина кутикулы и эпидермиса, степень одревеснения тканей, их биохимические и физиологические реакции, обусловливающие образование защитных (корковых) слоев и фитоалексинов;
- скорость роста и прохождения фаз в онтогенезе растений, определяющие - совместимость взаимодействия возбудителя и растения в критические периоды формирования урожая.
- скорость механизма передачи, особенно внедрения в ткани растений-— хозяев и размножения в них;
- интенсивность развития конкурентной микрофлоры на листьях, а также пожнивных остатках, подавляющая паразитическую активность или выживаемость возбудителей на инфицированных растительных остатках;
- прямое токсическое действие удобрений на патогены.
Относительно большая листовая поверхность новых сортов сельскохозяйственных культур, позволяющая усваивать высокие дозы удобрений при интенсивной технологии их возделывания, служит одной из предпосылок развития листо-стеблевых инфекций при интенсификации земледелия. Но рост болезней до последнего времени не оценивался должным образом в агрономической практике. Это вызвано тем, что параллельно с усилением развития болезней, особенно тех, которые поражают наиболее развитые растения, росла и урожайность сельскохозяйственных культур. Оказалось, что окупаемость удобрений зерном при развитии листо-стеблевых инфекций яровой пшеницы, например, составляла не более 4-7 кг на 1 кг туков, тогда как на фоне отсутствия болезней — 10-13, хотя и в том, и в другом случае урожай при внесении удобрений возрастал (табл. 7.3.1).
Полученные результаты свидетельствуют, что ограничение развития листо-стеблевых инфекций является одним из значимых факторов повышения
Таблица 7.3.1 Влияние минеральных удобрений на урожайность зерна в зависимости от развития листо-стеблевых инфекций (Курганский НИИСХ, 1986)
|
Культура |
Фон удобрений |
Урожайность (ц/ra) при развитии болезней |
Прибавка урожайности, ц/га |
|
|
|
|
выше порога вредоносности |
ниже порога вредоносности |
|
|
Пшеница |
N60P20 |
21,2 |
31,2 |
10,0 |
|
Ячмень |
N40P40 |
26,7 |
37,8 |
11,0 |
отдачи от минеральных удобрений. Однако это ограничение достигается пока самым быстродействующим приемом - применением фунгицидов. Альтернативные приемы оптимизации фитосанитарного состояния посевов используются пока недостаточно.
Отдача от применения удобрений возрастает также при использо- млнии их на менее засоренных посевах (табл. 7.3.2).
Таблица 7.3.2 Влияние сорняков на эффективность минеральных удобрений
(по И. И. Синягину)
|
Культура |
Прибавка урожайности на единицу удобрений (%) |
||
|
|
при засоренности посевов, в разной степени |
||
|
|
слабой |
средней |
сильной |
|
Зерновые |
12,0 |
6,4 |
3,4 |
|
Пен-долгунец |
3,4 |
1,8 |
1,0 |
|
Корнеплоды |
58,4 |
29,2 |
14,6 |
|
Картофель |
53,2 |
26,6 |
13,3 |
|
Овощные |
85,2 |
42,6 |
21,2 |
|
Плодовые и |
16,8 |
8,4 |
4,2 |
|
ягодные |
|
|
|
|
Среднее |
38,2 |
19,2 |
9,6 |
Прибавка урожайности зерна от применения минеральных удобрений возрастает в 2-4 раза при использовании их на посевах, где засоренность не превышает ПВ и ЭПВ.
Изменение биохимического и физиологического состояния растений под влиянием минеральных удобрений оказывает существенное влияние на жизненный цикл фитофагов.
Механизм действия удобрений на насекомых и клещей состоит в следующем:
- прямом токсическом действии;
- аттрактивном, репеллентном и антифидантном действии;
- изменении обмена веществ, роста, развития растений, а следовательно, продолжительности уязвимого периода и компенсаторной реакции на повреждения.
Как и в отношении возбудителей листо-стеблевых инфекций, наибольшее значение для развития наземно-воздушных фитофагов и сорняков имеет азот.
Азот стимулирует размножение практически всех фитофагов и сорняков. Внесение повышенных доз азотных удобрений, независимо от способа их применения (корневая, внекорневая подкормка) способствует повышению в 3-4 раза численности сосущих насекомых (тлей, трипсов, цикад, растительноядных клещей). Скорость заселения растений сосущими вредителями, динамика нарастания их численности и степень повреждения листового аппарата существенно возрастают на фоне внесения двойной дозы N-N0,.
Увеличение осмотического давления клеточного сока у растении на удобренном фоне до 223- 103 — 314 - 103 ПА (условных единит ограничивает питание и размножение внутристеблевых вредителей (гессенская, шведская мухи), злаковых тлей, зеленоглазки в 1,5 ') раза, цветочного клеща — в 5-6 раз [20].
Несколько отличается влияние минеральных удобрений на лист- грызущих фитофагов: численность их и частота повреждаемости рш тений возрастают в 1,1 - 1,6 раза, а вредоносность их - в виде недо боре урожая - уменьшается в 1,3-1,4 раза. Это свидетельствуе i g повышении выносливости (адаптивности) растений к повреждении' фитофагами на удобренном фоне.
Под влиянием минеральных удобрений растет конкурентоспосоо^ ность растений по отношению к сорнякам. Конкуренция между шп ковыми культурами и двудольными сорняками идет преимущестпеи но за азот и калий, слабее - за фосфор, так как корневая систсми сорняков лучше приспособлена к поглощению почвенного фосфора
Для снижения конкурентной способности сорняков на удобренном фоне большое значение имеет площадь питания культуры, густота ее посева. При этом отмечена важная закономерность: при увеличении густоты стояния растений сельскохозяйственных культур масса сорняков на удобренном фоне уменьшается тем сильнее, чем выше фон минерального питания растений. В густых посевах озимой пшеницы при внесении в северной лесостепи полного минерального удобрении и норме N45P45K45 сухая масса сорняков снижалась на 30-35 %, а при внесении повышенных доз удобрений N90P60K60- на 65 - 70%, в то время как на изреженных посевах внесение удобрений способствовало росту засоренности посевов пшеницы на 27-30%.
На фосфорные удобрения положительно реагируют фосфатфилы:
крестовник обыкновенный, крапива жгучая, фиалка полевая, торица полевая, дымянка аптечная, а на калийные удобрения — калиефилы: подмаренник цепкий, ярутка полевая, осот полевой [6].
Знание реакции сорняков на разные виды удобрений позволяют предупреждать их размножение, снижать их конкурентную способность и намечать дополнительные меры по их подавлению.
Таким образом, основные закономерности действия минеральных удобрений на наземно-воздушных вредных организмов (фитопатогенов, фитофагов, сорняков) совпадают: одностороннее несбалансированное азотное удобрение стимулирует размножение всех биологических групп вредных организмов, а фосфорное и калийное удобрение - преимущественно подавляет их жизнедеятельность.
При внесении сбалансированного полного удобрения активизируются два механизма: физиологическая устойчивость и компенсаторные свойства растений к вредным организмам. Поэтому при увеличении численности и повреждении растений в умеренной степени катастрофических потерь урожая на удобренном фоне не происходит. Однако отдача урожаем на каждый кг внесенных удобрений существенно возрастает при численности вредных организмов ниже ПВ.
Микроудобрения. Микроэлементы либо входят в состав ферментов, либо активизируют их работу в клетках надземных вегетативных органов растений и тем самым повышают физиологическую устойчивость к наземно-воздушным вредным организмам, поражающим и повреждающим стебли и листья.
Применение микроэлементов против листо-стеблевых инфекций дифференцируется по зонам и культурам. Рекомендуется для оздоровления растений от различных листо-стеблевых инфекций применять различные микроудобрения:
- бурая ржавчина зерновых культур - бор, натрий, хлор, цинк, медь;
- корончатая ржавчина овса - бор;
- стеблевая ржавчина зерновых культур - железо, никель, литий, марганец;
- мучнистая роса зерновых - литий, бор, кремний, марганец, кобальт;
- бактериоз льна - бор;
- ржавчина льна - бор;
- ржннчина подсолнечника - бор, молибден, медь;
- фомоз свеклы - бор;
- ложная мучнистая роса свеклы - марганец, бор, медь, цинк;
- фитофтороз картофеля - медь, марганец, бор;
- бурая пятнистость томатов - марганец, бор, цинк, йод;
- белая пятнистость томатов - медь, бор;
- фитофтороз томатов - марганец, медь, кобальт, молибден;
- сосудистый и слизистый бактериоз капусты - железо, медь, цинк, кобальт;
- мучнистая роса капусты - цинк;
- мучнистая роса крыжовника - медь, молибден.
Разные типы почв отличаются по запасам и доступности микроэлементов.
По данным ВНИИ льна, применение В, Си, Zn и других микроэлементов на льне снижает вредоносность ржавчины, полиспороза, антракноза, бактериоза. Подкормки растений с добавлением Мо (0,5 кг/га), Zn (1 кг/га) значительно снижают заболеваемость растений, особенно антракнозом. В борьбе с бактериозом льна эффективно внесение в период предпосевной обработки почвы 15-20 кг/га борных удобрений. Для повышения устойчивости растений к листо-стебле- вым инфекциям борную кислоту (150 г/ц) добавляют при протравливании семян и при обработке посевов гербицидами (300 г/га).
Под влиянием бора повышается устойчивость картофеля к фитофторозу, вирусным болезням (веретеновидности), микоплазмам в 1,3-1,5 раза. Обработка посадочных клубней картофеля растворами микроэлементов в 0,5 % концентрации способствует оздоровлению его от комплекса болезней при прибавке урожайности клубней в пределах 10-30 ц/га.
Применение микроэлементов ограничивает также вредоносность фитофагов. Так, обработка семян гороха Mo, Zn и Со способствует снижению на 30-40 % численности личинок клубеньковых долгоносиков, питающихся на корнях гороха. Установлена высокая эффективность Si в повышении устойчивости зерновых к гессенской мухе в условиях Казахстана. Микроэлементы способствуют снижению плодовитости и численности сосущих фитофагов на 30-40 %.
Обобщая изложенную ранее информацию по влиянию минеральных удобрений на различные группы экологических эквивалентов, следует отметить возможность дестабилизации фитосанитарной ситуации при одностороннем или несбалансированном применении азотных удобрений по всем группам вредных организмов, особенно наземно- воздушным, или листо-стеблевым, обладающих высокой скоростью размножения. Это приводит к формированию эпифитотических очагов, требующих применения пестицидов.
При сбалансированном внесении макро и микроэлементов фитосани- тарная ситуация как правило оптимизируется, особенно по группе почвенных, или корне-клубневых, вредных организмов благодаря долговременному росту супрессивности почв. Этот процесс активизируется в большей степени, когда нитратная форма азотных удобрений на инфицированных почвах заменяется аммонийной формой.
7.4 Роль химической мелиорации почв в защите растений
Значительная часть пашни в Казахстане отличается кислой или щелочной реакцией среды. Только в Восточно-Казахстанской области около 200 тысяч га пашни расположено на кислых почвах, а 150 тысяч га - на солонцах. Первые почвы содержат в поглощенном состоянии избыточные ионы водорода и алюминия, а вторые - натрия. Это приводит к ухудшению физических, физико-химических, биологических свойств почв, а также их плодородия. Для коренного улучшения кислых и солонцеватых почв широко применяют химическую мелиорацию в сочетании с другими агротехническими приемами, используя классические результаты исследований К. К. Гедройца.
Известкование кислых почв. Из поглощенных катионов особенно большое значение имеет кальций: многие важные агрономические свойства почв, рост и развитие растений в значительной степени зависят от насыщенности почвенного поглощающего комплекса этим элементом. В почвенном поглощающем комплексе ионы водорода и катионы кальция находятся в постоянном динамическом равновесии, поэтому влияние кислотности среды на развитие эпифитотического процесса, вызываемого различными вредными организмами, рассматривается с учетом двух компонентов:
- наличия ионов кальция;
- уровня кислотности среды.
Почвы, которые имеют малую степень насыщенности основаниями, содержат мало кальция, доступного для питания растений. Чаще К таким почвам относятся супесчаные и песчаные. Недостаток кальция отмечается также на глинистых и суглинистых почвах с высокой гидролитической кислотностью.
Кальций - особый элемент, важность использования которого прочив почвенных фитопатогенов определяется его многоплановым воздействием: на физиологические функции корневой системы, численность популяции покоящихся структур (пропагул) фитопатогенов в почве, супрессивность почв.
Недостаточное количество кальция в почве приводит к деформации клеток растений, слабому формированию покровных тканей, обильному развитию межклетников, которые слабо заполняются лигнином. В результате происходит распад (лизис) корней, эндогенные ныделения которых привлекают популяции почвенных фитопатогенов и сапротрофов, будучи благоприятным для них субстратом.
Кальций участвует в активации и инактивации ферментов фитопатогенов в ходе инфекционного процесса, особенно полигалактуроназы, лиазопектаназы.
Кальций может также нейтрализовать часть органических кислот, которые образуются в ходе патологического процесса и тем самым снижать распространенность и вредоносность болезней растений.
В почве кальций воздействует на доступность ряда макро- и микроэлементов, которые имеют важное значение в питании растений. Установлено, что при наличии кальция возрастает поступление в растения ионов аммония, молибдена, но снижается подвижность марганца, цинка, бора. Так, устойчивость томатов к фуза- риозу при использовании извести объясняется не только реакцией среды, но и мобилизацией необходимых микроэлементов.
Сложная зависимость между ионами кальция, водорода и марганца установлена при патогенезе парши картофеля. Устойчивость к фи- топатогену снижается при увеличении концентрации кальция в клубнеплодах, которая непосредственно зависит от соотношения ионов водорода и кальция в почвенном растворе. Раствор марганца подавляет развитие парши картофеля при внесении в почву, снижая вредоносность заболевания.
Кислотность почв оказывает прямое и косвенное воздействие на почвенные, или корне-клубневые, вредные организмы, жизненный цикл которых связан с почвой, особенно на возбудителей корневых гнилей. Так, болезни, вызываемые грибными паразитами, обычно более распространены на кислых почвах, чем на нейтральных. Особенно характерна эта закономерность для фитопатогенов типа видов рода Fusarium - постоянных обитателей почв. Исследования, проведенные в Западной Сибири [30J показали, что по мере продвижения от кислых дерново-подзолистых почв (рН 4,5-5,0) тайги и подтайги к серым лесным и черноземам лесостепи и степи с нейтральной и щелочной реакцией среды (рН 6-7) снижается наличие в патогенном комплексе возбудителей корневых гнилей зерновых культур видов рода Fusarium (рис. 20).
Если на кислых дерново-подзолистых почвах в комплексе возбудителей доминируют виды рода Fusarium, то на светло-серых и черноземных почвах они постепенно уступают экологическую нишу В. sorokiniana. При этом выяснено, что виды p. Fusarium (F. solani, F. avenaceum, F. graminearum и др.) могут встречаться в почвах в широком интервале.
В отличие от грибов, возбудители из числа актиномицетов проявляют обратную закономерность: чем кислее почвы, тем реже они заселяют такие почвы. Заселенность полей возбудителем обыкновенной парши картофеля (Streptomyces scabies) при рН 4,5-5,2 характеризовалась тем, что 94,7 % полей были свободными от возбудителя и только 5,3 % - заселенные в слабой степени, в то время как при рН 6,2-7,2 поля с сильным заселением возбудителем составляли 95,0 % и только 5,0 % было свободных от него из-за того, что картофель на них возделывался впервые.
На кислых почвах лучше развиваются плесневые фитотоксичныс виды p. Penicillium, возбудитель килы крестоцветных - Plasmodio- phora brassicae.
Для улучшения свойств кислых почв их известкуют. Дозы мелиоранта рассчитываются по гидролитической кислотности. Известь можно вносить в любое поле севооборота, исключая посевы картофеля и льна. Однако удобнее известь вносить в чистый пар, в поля засеваемые поздними яровыми культурами или после уборки культур с коротким вегетационным периодом, осенью до вспашки зяби. Во всех случаях известь должна тщательно перемешиваться с почвой.
Известкование кислых почв приводит к существенному их оздоровлению от постоянных обитателей почвы - токсигенных для растений видов Penicillium, Fusarium, а также от тех фитопатогенов, которые выделяют кислоту в процессе взаимодействия с клетками и тканями подземных органов растений. Например, известкование почв приводит к ограничению корневых гнилей овощных культур и табака, вызываемых грибом Thielaviopsis basicola, а также зернобобовых культур, вызываемых видами рога Sclerotium. Известкование дерновоподзоли- стых почв надежно защищает зернобобовые от серой гнили (возбудитель Botrytis fabae), люпин - от фузариозной гнили (возбудитель F. oxysporum).
При известковании почв создаются благоприятные условия для роста и развития сельскохозяйственных культур, которым требуются определенные параметры рН (табл. 7.4.1).
Большинство культурных растений, также как и почвенных микроорганизмов, лучше развиваются при слабокислой и нейтральной реакции (рН 6-7). Щелочная и излишне кислая реакция почвенного раствора неблагоприятны для многих сельскохозяйственных культур.
Одни растения - хлопчатник, люцерна, сахарная свекла, конопля, капуста - совершенно не переносят кислой реакции среды, и хорошо растут только на нейтральных и слабощелочных почвах (рН 7-8). Чувствительны к повышенной кислотности ячмень, пшеница, кукуруза, клевер, зернобобовые, огурцы, лук и другие. Они лучше развиваются при слабокислой и нейтральной реакции почвенного раствора (рН 6-7). Для некоторых растений (ржи, овса, проса, гречихи, тимофеевки, редиса, томатов) характерен широкий интервал рН: они слабо чувствительны к кислотности и могут удовлетворительно расти при кислой и слабощелочной реакции (рН 4,5-7,5).
Таблица 7.4.1 Интервалы рН для роста и развития сельскохозяйственных культур (по В. М. Клечковскому, А. В. Петербургскому)
|
Растения |
РН |
|
Растения |
рН |
|
Люцерна |
7,2—8,0 |
|
Подсолнечник |
6,0—6,8 |
|
Сахарная свекла |
7,0—7,5 |
|
Хлопчатник |
6,5—7,3 |
|
Конопля |
6,7—7,4 |
|
Просо |
5,5—7,5 |
|
Капуста |
7,0—7,4 |
|
Рожь |
5,0—7,7 |
|
Огурцы |
6,4—7,5 |
|
Овес |
5,0—7,5 |
|
Лук |
6,4—7,5 |
|
Гречиха |
4,7—7,5 |
|
Ячмень |
6,0—7,5 |
|
Редис |
5,0—7,3 |
|
Пшеница озимая |
6,3—7,5 |
|
Морковь |
5,6—7,0 |
|
Пшеница яровая |
6,0—7,3 |
|
Помидоры |
5,0—8,0 |
|
Кукуруза |
6,0—7,5 |
|
Лен |
5,5—6,5 |
|
Соя |
6,5—7,5 |
|
Картофель |
4,5—6,3 |
|
Горох |
6,0—7,0 |
|
Чайный куст |
4,0—6,0 |
|
Кормовые бобы |
6,0—7,0 |
|
Люпин |
4,6—6,0 |
|
Фасоль |
6,4—7,1 |
|
Брюква |
4,8—5,5 |
|
Клевер |
6,0—7,0 |
|
Тимофеевка |
4,5—7,6 |
|
Салат |
6,0—7,0 |
|
|
|
Повышенная кислотность почвенного раствора ухудшает рост корней, отрицательно действуя на физико-химическое состояние плазмы клеток корня и их проницаемость. Это приводит к ухудшению использования растениями питательных веществ почвы и удобрений, снижению их устойчивости, выносливости (адаптивности) и конкурентной способности ко всему комплексу вредных организмов, особенно почвенных.
Кислая реакция почвенного раствора ухудшает углеводный и белковый обмены в растениях, ослабляя синтез белка. Количество небелковых форм азота возрастает. Подавляется процесс превращения моносахаров в другие более сложные органические соединения. Обмен веществ сдвигается в благоприятную сторону для фитопатогенов грибной природы.
После известкования кислых почв физиолого-биохимические про цессы нормализуются, улучшаются условия для жизнедеятельности полезных почвенных микроорганизмов: нитрификаторов (рН 6,8-7,9), свободноживущих азотфиксирующих бактерий: азотобактера (рН 6,8-7,8), клостридиум пастерианум (рН 6,9-7,3), клубеньковых бактерий бобо вых (рН 6,6-7,0). Среди этих групп микроорганизмов многие обладают антагонистической активностью против фитопатогенов.
Сложнее механизм действия известкования против относительно специализированных фитопатогенов типа В. sorokiniana, R. solani. Поскольку В. sorokiniana лучше развивается при рН 6-7, то известкование стимулирует выживаемость и паразитическую активность фи- топатогена. Однако одновременно растут и популяции антагонистов, а также выносливость и конкурентная способность растений-хозяев благодаря лучшему росту корневой системы и нормализации общего физиологического состояния растений. Для повышения супрессивно- сти почв после известкования систематически применяют органические удобрения и вводят в севообороты фитосанитарные культуры на почвах, заселенных В. sorokiniana или R. solani выше ПВ.
Таким образом, для повышения физиологической устойчивости (выносливости, адаптивности), конкурентной способности растений к вредным организмам необходимо проведение химической мелиорации кислых почв под большинство возделываемых сельскохозяйственных культур. При этом фитосанитарное состояние посевов улучшается преимущественно в отношении постоянных обитателей почв грибной природы типа фитопатогенов рода Fusarium, а также тех видов, которые при взаимоотношении с растениями-хозяевами выделяют кислоту, которая нейтрализуется при внесении извести.
Гипсование солонцеватых почв. Солонцовые почвы сосредоточены преимущественно в двух почвенно-климатических зонах - южной лесостепи и степи. В Сибири они редко образуют сплошные массивы, а чаще встречаются в виде сложных комплексов с более плодородными луговыми, черноземно-луговыми, лугово-черноземными и черноземными почвами.
Солонцы не только малоплодородны сами по себе, но, залегая пятнами среди зональных почв, резко ухудшают их продуктивность, не позволяя своевременно проводить полевые работы. В зависимости от мощности надсолонцового (гумусового) горизонта А, солонцы подразделяются на корковые (горизонт А 0-5 см), мелкие (5-10 см), средние (10-18 см) и глубокие (более 18 см). Чем мощнее гумусовый горизонт, тем выше плодородие солонцов.
Солонцовые почвы характеризуются большим количеством (более 5 %) натрия в поглощающем комплексе и щелочной реакцией почвенного раствора.
Минеральные и органические коллоиды почвы при насыщении их натрием и в отсутствии воднорастворимых солей кальция легко пептизируются, частично переходят в золь, поэтому почвенные агрегаты распыляются, пептизированные коллоиды разрушаются и вымываются из верхних слоев почвы в нижние, образуя плотный солонцовый горизонт. Солонцовые почвы характеризуются большой связностью, распыленностью, неблагоприятным водным и воздушным режимами. Во влажном состоянии солонцовый горизонт сильно набухает, становится трудноводопроницаемым, вязким и мажущим, а в сухом состоянии превращается в плотную, твердую массу, не поддающуюся обработке. Солонцовый горизонт препятствует проникновению вглубь корневой системы растений.
Избыточная щелочная реакция раствора солонцов неблагоприятна для большинства культурных растений и почвенной биоты. При щелочной реакции нарушается обмен веществ в растениях, уменьшается растворимость и доступность соединений железа, марганца, бора, фосфорнокислых солей кальция и магния. Характерным признаком повреждения (неинфекционного заболевания) растений при избытке натрия является пятнистость листьев и повреждение их верхушек, карликовость растений.
Основным приемом улучшения солонцов является их химическая мелиорация с использованием гипса или фосфогипса. Если площадь пятен солонцов не более 50 %, то химическую мелиорацию делают выборочно, а если более 50 %, то проводят сплошную мелиорацию участка. Дозы мелиорантов определяют в расчете на полное вытеснение обменного натрия из почвенно-поглощающего комплекса. Норма мелиорантов (гипса, фосфогипса) колеблется от 5 до 30 т/га (в среднем 13-15 т/га).
Гипсование почв позволяет решать одну из основных задач в защите растений - обеспечение физиологической устойчивости, выносливости (адаптивности) и конкурентной способности растений ко всему комплексу биотических стрессоров, особенно наземно-воздушных, а также оздоровление растений от неинфекционных заболеваний, связанных с депрессивным действием солонцов. Использование донника в зерновых севооборотах способствует существенному оздоровлению почв и снижению вредоносности неинфекционных заболеваний растений на солонцах. Урожайность зерна возрастает на 2-3 ц/га, или 10-15%.
В результате изучения главы 7
Магистрант должен знать:
- многоплановость действия минеральных удобрений;
- особенности влияния минеральных удобрений (азотных, фосфорных, калийных, полного минерального, микроудобрений) на развитие почвенных, или корне-клубневых, вредных организмов;
- отличия условий минерального питания растений в агро- и естественных экосистемах;
- специфику влияния минеральных удобрений на развитие наземно-воздушных, или листо-стеблевых, вредных организмов (фитопатогенов, фитофагов, сорняков);
- роль химической мелиорации почв в защите растений.
Магистрант должен уметь:
- оптимизировать фитосанитарное состояние почв путем применение минеральных удобрений;
- обеспечить стабилизацию фитосанитарного состояния посевов по группе наземно-воздушных, или листо-стеблевых, вредных организмов путем применения сбалансированного состава макро- и микроэлементов;
- создавать условия с помощью минеральных удобрений для повышения физиологической устойчивости, выносливости (адаптивности) и конкурентной способности растений ко всему комплексу почвенных и наземно-воздушных вредных организмов;
- использовать приемы химической мелиорации почв для оздоровления почв и посевов.
1) Как влияют разные виды минеральных удобрений на фитосанитарное состояние почв?
2) Чем отличается минеральное питание и фитосанитарное состояние фитоценозов в естественных и агроэкосистемах?
3) Каков механизм действия азотных удобрений на жизненный цикл почвенных вредных организмов-возбудителей корневых гнилей, фитофагов?
4) Каков механизм действия фосфорных удобрений на почвенные вредные организмы?
5) Изменяют ли калийные удобрения фитосанитарное состояние почвы?
6) Как влияет полное минеральное удобрение на фитопатогены, фитофаги, жизненный цикл которых связан с почвой?
7) В чем состоит механизм действия микроудобрений на фитосанитарное состояние корне-клубневых инфекций?
8) Как влияют минеральные макро- и микроудобрения на развитие листо-стеблевых инфекций?
9) В чем состоит механизм действия минеральных удобрений на жизненный цикл наземно-воздушных фитофагов?
10) Существует ли приуроченность сорняков к разным видам минерального питания, создаваемого удобрениями?
11) Как можно с помощью минеральных удобрений повысить конкурентную способность культурных растений к сорнякам на удобренном фоне?
12) Какое влияние оказывает известкование почв на фитосанитарное состояние почв и посевов?
13) В чем состоит фитосанитарная роль гипсования солонцов?
ГЛАВА 8. ФИТОСАНИТАРНОЕ СОСТОЯНИЕ СЕМЯН И СПОСОБЫ ПОВЫШЕНИЯ ИХ КАЧЕСТВА
8.1 Фитосанитарные регламенты качества семян
Качество семян сельскохозяйственных культур регламентируется Государственными стандартами (ГОСТами) и Сертификатами. В соответствии с ГОСТом установлены следующие качественные характеристики: чистосортность, всхожесть, влажность, полновесность (масса 1000 зерен), выравненность и фитосанитарное состояние семян (здоровье, засоренность). Сертификат показывает соответствие качества сертифицированной продукции установленным требованиям [4].
Высеваемые в настоящее время сельскохозяйственные культуры представлены сортами, чистосортность которых, например, у яровой пшеницы должна составлять для семян первого класса 99%, второго — 98, третьего — 97 %. Такая высокая чистосортность вызывает необходимость выращивания в семеноводческом хозяйстве только одного, максимум двух сортов культуры, изолированных друг от друга. Это способствует формированию специализированных к данному сорту популяций вредных организмов, преобладанию в их составе рас и биотипов, адаптированных к тому или иному сорту, а следовательно, повышению их численности и вредоносности.
Важнейшим показателем посевных качеств семян является их всхожесть, которая должна составлять по пшенице, например, 85-98 %. Для семян первого класса мягкой пшеницы всхожесть установлена не менее 95 %, второго класса - 92, третьего - 90 %, а для твердой пшеницы соответственно 90, 87 и 85 %.
Высшим показателем посевных качеств семян является энергия прорастания, которая коррелятивно связана с полевой всхожестью семян, силой роста, дружностью появления всходов, их физиологической устойчивостью и конкурентной способностью к вредным организмам в критический период перехода растений от гетеротрофного к автотрофному питанию. По данным Ю. С. Ларионова, энергия прорастания в сочетании с силой роста и процентом проростков С длиной колеоптиле выше 2,5 см на 70-80 % прогнозируют урожайные качества семян.
Влажность семян также регламентируется ГОСТами. По зерновым культурам она не должна превышать 15,5-17,0 %. При снижении влажности ниже ГОСТа развитие вредных организмов прекращается, ;i при повышении — возрастает. Например, рисовый долгоносик гибнет при влажности зерна 8 %, а амбарный — 11-12 %.
Масса 1000 зерен меняется не только по культурам, но и по сортам. Так, у сорта яровой пшеницы Иртышанка масса 1000 зерен составляет 31-44 г, а у сорта Алмаз — 38-55 г. Поражение сельскохозяйственных культур болезнями и вредителями в значительной мере снижает массу 1000 зерен. Ржавчинные заболевания, септориозы зерновых культур вызывают щуплость зерна, снижая его массу на 45 % и более, особенно во влажные годы. Для повышения выравненное семян их пропускают через сортировальные машины, а затем дополнительно калибруют на фракции. Например, из исходного вороха мягкой яровой пшеницы удаляют семена, проходящие через решета с продолговатыми отверстиями в 2 мм. Оставшиеся семена по своей толщине становятся более выравненными. Дальнейшее выравнивание происходит при расчленении семян на крупную (сход с решет 2,5 мм) фракцию и среднюю, проходящую через эти решета. Выравнивание и калибровка позволяют установить точнее норму высева и обеспечить дружные равномерные всходы.
При заражении семян фитопатогенами их масса снижается из-за уменьшения доли крупной фракции. Например, крупная фракция (более 2,5 мм) у яровой пшеницы сорта Новосибирская 81 составляла: у здоровых семян 82 %, у слабозараженных В. sorokiniana - 60, а у сильнозараженных - 40 %.
Фитосанитарные регламенты семян контролируются ГОСТом и практикой защиты растений. По данным И. Г. Строны, через семена передается 60 % всех возбудителей опасных болезней. По данным авторов учебного пособия, из 250 широко распространенных вредоносных болезней через семена однолетних культур передается 72,4% и 64,4 % - через семена многолетних. При этом важно различать, являются ли семена источником воспроизводства вредных организмов, или основным (дополнительным) фактором передачи?
В случае основного фактора передачи семена являются единственной экологической нишей для вредных организмов, что в значительной мере определяет жизненный цикл последних. Возбудители семенных инфекций максимум адаптивных усилий затрачивают на тактику размножения по сравнению с другими видами жизнедеятельности, напоминая г-стратегов. Однако эти усилия у них все же меньше, чем у возбудителей почвенных, а особенно воздушно-капельных инфекций.
Тактика трофических связей у рассматриваемой группы инфекций ограничена опять-таки емкостью такой своеобразной экологической ниши как семена. Запас их питательных веществ достаточен для формирования популяции потомков возбудителя в пределах емкости данной ниши. Поэтому возбудители в меньшей степени адаптируются к широкому кругу растений-хозяев.
Затраты на механизм передачи в пространстве у возбудителей рассматриваемой группы значительно выше, чем у почвенных инфекций. Перемещение к семенам новых растений-хозяев они осуществляют воздушно-капельным путем (головневые заболевания, спорынья) или через сосудисто-проводящую систему (штриховатость мозаики ячменя, крап- чатость картофеля — х-вирус, черная ножка картофеля, кольцевая гниль картофеля). Из года в год через семена передаются фитофаги и сорные растения. Примерами фитофагов, у которых жизненный цикл связан с семенами, могут служить зерновки: гороховая, фасолевая, четырех- пятнистая, эспарцетовая.
Характерной особенностью жизненного цикла зерновок является откладка яиц на(в) бобы, питание и окукливание внутри семян. Зимовка фитофагов в фазе личинки и имаго проходит как правило в зернохранилищах внутри семян. Узкая специализация фитофагов способствует потере частью популяции имаго способности к полету (расселению в пространстве). В хранилищах при наличии благоприятных гидротермических условий возможно быстрое размножение зерновок. Например, фасолевая зерновка в южных районах развивается в течение года в 4-5 поколениях.
Семена служат основным фактором передачи карантинных фитофагов (имаго, личинок), а также фитопатогенов, обусловливая их межконтинентальную миграцию.
Многие сорняки попадают в семенной материал сельскохозяйственных культур и передаются с ним из года в год, рассеиваясь на значительные площади. Особые трудности возникают при очистке ячменя и овса, засоренных овсюгом и овсом щетинистым, редькой дикой. В посевах льна трудноотделимыми сорняками являются торица льняная, плевел расставленный, горчак ползучий, а в посевах гречихи - гречишка вьюнковая. Для клевера такими сорняками будут: донник желтый, лебеда раскидистая, морковь дикая, смолевка вильчатая, дрема белая, подорожник ланцетолистный, марь белая, звездчатка средняя, а в посевах люцерны - еще щетинник сизый, щетинник зеленый, щирица, сурепка обыкновенная.
Приуроченность вредных организмов (фитопатогенов, фитофагов, сорняков) к семенам культурных растений вызывает необходимость знания и выполнения требований регламентов, превышение которых показывает потерю семенами своей ценности (табл. 8.1.1).
Семенные вредные организмы поражают (заражают, повреждают) семена в конце вегетации, полностью или частично их уничтожая. Среди фитопатогенов их доля составляет около 10 % (головневые заболевания, гоммоз хлопчатника, вирусные болезни бобовых), среди фитофагов на однолетних культурах около 7 %, на многолетних - около 9 %.
Передача возбудителей семенных, или матрикально-дочерних, инфекций по схеме материнские растения - дочерние растения - материнские растения нового поколения обусловливает как сезонную, так и многолетнюю динамику эпифитотического процесса. Н. И. Абрамов одним из первых выявил тесную зависимость между численностью популяции спор твердой головни на семенах пшеницы и распространенностью болезни в посевах, г = 0,863 ± 0,160. Аналогичная зависимость сохраняется и для современных сортов зерновых культур: г = 0,951 ± 0,118. Уравнение регрессии имеет вид: у = 0,0026* + 0,19, где х - степень заспорения семян, у - пораженность посевов [2].
Из насекомых, повреждающих зерно и семена, распространены амбарный и рисовый долгоносики, гороховая и фасолевая зерновки, просяной комарик, из паукообразных - мучной клещ. Семена заражаются вредителями в хранилище (долгоносики, клещи) или в поле (гороховая зерновка, просяной комарик).
Проблема защиты растений от группы семенных вредных организмов решается разрывом механизма передачи вредных организмов через семена. Для этого необходимы следующие мероприятия:
Таблица 8.1.1 Фитосанитарные регламенты семян
|
Экологическая |
Вредный организм, |
Культура, категория |
Фитосанитарные ограничительные регламенты на 01.01.1998 г. |
|
|
классификация |
болезнь |
семян |
||
|
вредных организмов |
|
|
|
|
|
группа |
подгруппа |
|
|
|
|
семен ные |
матри каль- |
Пыльная головня |
Пшеница: |
Поражение стеблей по актам апробации: |
|
|
но-дочер |
(Ustilago tritici) |
посевы элиты |
пыльной головней не более 0,3 % |
|
|
ние |
Твердая головня |
|
твердой головней не более 0,1 % |
|
|
|
(Tilleda caries) |
|
пыльной головней не более 2 % |
|
|
|
|
Прочие семенные |
|
|
|
|
|
посевы |
твердой головней не более 5 % |
|
|
|
Пыльная головня (U.nuda) |
Ячмень |
Суммарно всеми видами головни |
|
|
|
Твердая головня (С/, hordei) |
|
не более 5 % |
|
|
|
Пыльная головня (U. avenae) |
Овес |
То же |
|
|
|
Твердая головня (U. levies) |
|
|
|
|
|
Головневые мешочки |
Пшеница, рожь, |
Содержание головневых мешочков |
|
|
|
в семенах |
ячмень, овес |
в партиях семян 1—2 классов не допускается, в семенах 3 класса — не более 0,002 % |
|
|
наземно семен ные |
Спорынья (Claviceps |
Рожь, пшеница, |
Содержание склероциев в партиях семян 1 |
|
|
семен ные |
purpurea) |
ячмень |
класса до 0,01 %, 2 класса — до 0,03, 3 класса — до 0,05 % |
|
|
|
Живые вредители |
Пшеница, просо, |
Не допускается |
|
|
|
и их личинки |
эспарцет, рожь, бобы, клевер, люцерна, фасоль, вика |
|
|
|
|
Гороховая зерновка |
Горох |
Поврежденных зерновок до 10 на 1 кг зерна |
- возделывание устойчивых сортов. Например, сорт яровой пшеницы Сибирячка относительно устойчив к пыльной и твердой головне, корневым гнилям, а сорт Лютесценс 25 - к пыльной головне и мучнистой росе;
- создание фонда здоровых семян. Для этого выращивают семена на семеноводческих посевах, свободных от болезней и удаленных (изолированных) от источников воспроизводства вредных организмов на 0,5-1,0 км и более;
- создание переходящих фондов семян от благоприятных лет;
- хранение семян при низкой влажности и при пониженных температурах;
- протравливание семян препаратами типа витавакса 200 ФФ, суми 8, раксила против комплекса фитопатогенов, а также термическая обработка семян против фитофагов.
Передача возбудителей через семена приводит к нарушению ростовых процессов на начальных этапах, включая рост и дифференциацию конуса нарастания. Значительно снижается синтез общей биомассы и сухого вещества. Такое ингибирование всходов отмечается вплоть до фазы кущения, когда начинает действовать компенсационный механизм, обусловленный расширением площади питания из- за низкой полевой всхожести инфицированного посевного материала. Прежде всего возрастает кустистость растений. Так, общая кустистость ячменя составила на посевах здоровыми
Таблица 8.1.2 Влияние заражения семян Bipolaris sorokiniana на их посевные и урожайные качества
|
Показатель |
Яровая пшеница |
Яровой ячмень |
||
|
здоровые семена |
заражены выше ПВ |
здоровые семена |
заражены выше ПВ |
|
|
Полевая всхо |
91,5 |
77,0 |
86,9 |
70,6 |
|
жесть, % |
|
|
|
|
|
Развитие корне |
|
|
|
|
|
вых гнилей, %: |
|
|
|
|
|
кущение |
15,3 |
28,9 |
21,4 |
28,5 |
|
перед уборкой |
30,0 |
33,7 |
23,6 |
31,2 |
|
Колосьев на 1 м2 |
330 |
279 |
345 |
245 |
|
Масса 1000 зерен, г |
35,7 |
34,1 |
44,0 |
38,9 |
|
Урожайность, ц/га |
29,1 |
25,7 |
32,6 |
21,8 |
семенами 1,77 против 1,82-1,79 на посевах семенами, инфицированными В. sorokiniana соответственно в слабой и средней степени. Обеспеченность растений вторичными корнями и листьями на инфицированных посевах также возрастала. Но компенсационная способность растений в полной мере не перекрывала отрицательные последствия использования для посева инфицированных семян, а состояние посевов не достигало уровня, полученного от здоровых семян. Продуктивная кустистость, отток питательных веществ из вегетативных органов к семенам и урожайность зерна значительно выше при использовании здорового посевного материала.
На посевах здоровыми семенами зерно формируется крупнее и в меньшей степени поражено вторичной инфекцией. Так, плотность популяции В. sorokiniana на зерне ячменя при посеве здоровых семян была ниже на 63,7 и 91,1 % по сравнению с посевами семян, зараженными В. sorokiniana соответственно в слабой и сильной степени.
Экспериментально доказано, что при рассеивании инфицированных семян по полю, возбудители сохраняются в почве и производят новые заражения растений на протяжении 3-5 лет (В. sorokiniana), а то и 5-10 лет (виды p. Fusarium).
Общая вредоносность фузариозно-гельминтоспориозных заболеваний при передаче их через семена довольно высокая (табл. 8.1.3).
Таблица 8.1.3 Снижение урожайности зерна на каждый процент инфицирования семян выше ПВ
|
Возбудитель |
Культура |
Снижение урожайности, % |
|
Fusarium graminearum, F. avenaceum, F. oxysporum и другие |
Яровая пшеница Озимая рожь |
1,6-2,4 0,7 |
|
Bipolaris sorokiniana |
Яровая пшеница: |
|
|
|
твердая |
1,8-2,6 |
|
|
мягкая |
1,0-1,4 |
|
|
Ячмень |
0,8-1,0 |
При заражении семян яровой пшеницы В. sorokiniana и видами p. Fusarium выше ПВ (5-10%) на каждый процент дальнейшего поражения урожайность снижается на 1,0-2,6%.
Вредоносность фузариозно-гельминтоспориозных заболеваний при поражении семян несколько ниже на перекрестноопыляемой культуре (озимая рожь) и ячмене, обладающими повышенной кустистостью при изреживании всходов. По данным Е. Ю. Тороповой, при заражении В. sorokiniana партий семян яровой пшеницы выше 30 % их использование на семенные цели нерентабельно даже при посеве протравленными семенами.
При повреждении амбарными долгоносиками 14 % семян всхожесть их снижается на 9 %, а при массовом заражении семян гороха гороховой зерновкой — на 15-45 %.
Взаимоотношения в системе семя - патоген носят нейтральный (возбудители септориозов) или антагонистический (возбудители ас- кохитозов) характер. Во всех случаях вокруг инфицированных семян, содержащих возбудителя, формируются микроразмерные эпифитоти- ческие очаги - стартовая площадка для развития эпифитотий при наступлении благоприятных гидротермических условий. Вредные организмы этой группы обладают признаками г-стратегов и мощным биотическим потенциалом. Для примера приведем возбудителя септориоза яровой пшеницы (Septoria nodorum). Частота его передачи через семена в Сибири и Казахстане редко превышает 7-10%. Этого уровня инфицирования семян достаточно для формирования источника воспроизводства возбудителя сначала на пластинках прикорневых листьев в фазу всходов, затем последовательно - стеблевых нижнего, среднего ярусов и листьев.
Каждый процент высеянных семян зернобобовых культур, зараженных аскохитозом, способствует при благоприятных гидротермических условиях росту заболевания в поле на 0,26-0,42 %. Количество конидий возбудителя церкоспороза (Cercospora beticola) на клубочках сахарной свеклы служит индикатором поражения листьев и семян нового урожая. Это требует применения комплекса защитных мероприятий, в том числе фунгицидов, для подавления эпифитотических очагов в случае передачи возбудителей листо-стеблевых инфекций через семена.
Через семена и посадочный материал передаются также возбудители трансмиссивных инфекций - вирусы и микоплазмы.
Создание фонда здорового посадочного материала служит очень важным приемом борьбы и с трансмиссивными инфекциями. Эта задача успешно решается в садоводстве и овощеводстве. Одним из приемов получения качественного безвирусного посадочного материала является су- ховоздушная терапия в камерах инкубатора Y-55: температура 37-38°С, световой режим 16 ч в сутки, освещенность 2000-3000 лк/м2.
В качестве исходного материала осенью отбирают растения без внешних признаков поражения, хранят в холодильных камерах при 1- 2 °С, а рано весной высаживают в вегетационные сосуды. Чтобы предотвратить загнивание корней, готовят воздухопроницаемый дренаж из выщелоченного чернозема (горная почва), торфа и перлита в соотношении 1:1:1.
Важны и другие мероприятия: содержание черенковых садов, особенно косточковых пород, без цветения, химическая обработка маточникое и питомников от потенциальных переносчиков, проверка и при необходимости дезинфекция почв, уничтожение переносчиков вирусов.
В овощеводстве против вируса табачной мозаики (ВТМ) используются природные вакцины штаммов этого патогена, а также различные биологические вещества.
Итак, использование для посева (посадки) здоровых семян и посадочного материала имеет большое значение для подавления развития всех экологических групп вредных организмов.
В случае использования для посева (посадок) посевного (посадочного) материала, инфицированного выше порога вредоносности, кроме нанесения вреда в текущем году, возможны следующие негативные последствия:
- у почвенных, или корневых, инфекций - возрастание инфекционного потенциала возбудителей в почве, обусловливающего многолетнюю динамику болезней;
- у воздушно-капельных, или листо-стеблевых, инфекций - формирование эпифитотических очагов, перерастающих при благоприятных гидротермических условиях в эпифитотии, требующие массового применения фунгицидов;
- у трансмиссивных инфекций - формирование эпифитотических очагов, которые при активности векторной передачи вирусов снижают эффективность работ по безвирусному семеноводству, уси- пивая необходимость применения инсектицидов;
- семенных инфекций - непрерывное нарастание массовой передачи возбудителей через семена, а следовательно, ежегодных затрат на протравливание семенного материала, обработку его биопрепаратами, обеззараживания от фитофагов.
Во избежание негативных последствий в растениеводстве к "здоровью" семян предъявляются такие же высокие требования, как в племенном животноводстве к племенному поголовью.
Значение этих положений для экологического направления в защите растений все больше осознается специалистами во всем мире. При невозможности создания фонда здоровых семян с высокими постными и урожайными качествами компенсирующими приемами являются протравливание семян и обработка их биологическими препаратами, повышающие качество посевного материала. Тем не менее протравливание неспособно в большинстве случаев повысить качество семян до уровня здоровых.
Учитывая решающую роль использования здорового посевного и посадочного материала для снижения развития болезней, в Англии давно принято специальное правительственное постановление, которым установлена стандартная серия испытаний всех партий семян для определения потенциала их заражения возбудителями болезней. Строгая система сертификатов на семена и посадочный материал разработана в США, ограничивающая распространенность возбудителей болезней из штата в штат.
В нашей стране разработаны фитосанитарные регламенты (см. табл. 8.1.1), ограничивающие распространение вредных организмов через семенной и посадочный материал. Система ГОСТов и сертификатов на качество семян имеет большое значение при переходе к адаптивной интенсификации сельского хозяйства [10], являясь одной из фундаментальных основ повышения урожайности сельскохозяйственных культур.
8.2 Микотоксикоз зерна и другой сельскохозяйственной продукции
Микотоксикоз зерна и другой продукции сельского хозяйства (овощей, картофеля, фруктов) представляет большую угрозу здоровью человека и животных. Прямые потери продукции только зерна могут достигать 50 %, а собранный урожай может оказаться совершенно непригодным для продовольственных и фуражных целей из-за содержания микотоксинов.
В настоящее время известно более 350 видов токсигенных грибов, которые продуцируют около 200 опасных токсинов. По данным ФАО, более 10% пищевых продуктов и кормов, стоимостью более 30 млрд долларов, ежегодно теряется из- за поражения токсигенными грибами. Опасность микотоксинов очень велика, и их содержание в зерне, продуктах питания, в плодах, овощах, мясных изделиях регламентируется уже 15 странами мира.
Проблема микотоксинов не нова, но, начиная примерно с 60-х годов нашего столетия, она приобрела глобальный характер.
Микотоксины известны человеку с глубокой древности. Письменные сообщения о них содержатся в Ветхом завете, литературе раннего буддизма, сельскохозяйственных трактатах древнего Египта, Греции и Рима.
Периодически случались отравления людей и животных при употреблении продуктов питания, содержащих микотоксины. Наиболее известна гибель 14 тысяч человек в Париже в 1129 году от попадания в пищу склероциев (рожков) возбудителя спорыньи злаков (Claviceps purpurea). Позже выяснилось, что выделяемый возбудителем эрготоксин вызывает у людей "злые корчи", они испытывают острые боли, жжение конечностей, судороги, развивается гангрена.
В России в конце XIX века отмечено массовое отравление людей на Дальнем Востоке "пьяным хлебом". Потребляемый ими в пищу хлеб содержал фузариотоксины, продуцируемые грибом Fusarium graminearum. Люди чувствовали слабость, тяжесть в конечностях, неуверенность в походке, резкие головные боли, головокружение, боли в животе и другие симптомы. Отмечались случаи потери сознания, обмороки, состояние общего тяжелого отравления организма.
Известны случаи массового отравления свиней, птиц и других животных при скармливании им зерна, содержащего микотоксины грибов рода Fusarium.
Экологические группы грибов-продуцентов микотоксинов. Сравнительно хорошо изученные возбудители болезней растений, продуцирующие токсины, относятся к трем экологическим группам:
- почвенным, или корне-клубневым (виды рода Fusarium, Penicillium, Aspergillus)-,
- семенным (Claviceps purpurea)-,
- наземно-воздушным, или листо-стеблевым (виды рода Alternaria).
Общие сведения о видовом составе продуцентов микотоксинов сведены в табл. 8.2.1
Виды рода Fusarium широко представлены на посевах сельскохозяйственных культур более 20 видами. Они вызывают поражение корневой системы, надземных вегетативных (основание, узлы стеблей, листья) и генеративных (колос, зерно) органов растений. Кроме снижения урожайности зерна, они вызывают накопление в зерне опасных для здоровья человека и животных токсинов: вомитоксина (ДОН), ниваленола (НИВ), зеараленона (ЗЭА), Т-2 токсина и др. При этом зерно из южных и центральных районов России в большей степени загрязняется вомитоксином, из восточных, северо-восточных районов - вомитоксином и Т-2 токсином. При хранении зерна токсичность его может возрастать. Максимальная концентрация вомитоксина в зерне пшеницы достигает примерно 20 мг/кг, а в зерне риса - 46 мг/кг при ПДК не более 1 мг/кг.
Таблица 8.2.1 Видовой состав грибов на(в) зерне яровой пшеницы, продуцирующих микотоксины
|
Гриб |
Микотоксин |
Биологическое действие |
ЛД50 мг/ кг |
|
Aspergillus flavus |
Афлатоксин |
Канцероген, мутаген, поражает почки, печень, нервную систему |
5,0 |
|
A. clavatus |
Патулин |
Канцероген, судороги |
15—20 |
|
Penicillium expansum |
Афлатоксин |
Нарушение координации движений |
|
|
Fusarium sporotichiella |
Фузаренон X |
Септическая ангина |
3,4—4,4 |
|
|
Т-2 токсин |
Дерматиты, поражение |
3,8 |
|
|
Ниваленон |
желудочно-кишечного тракта, нервной системы, головокружение |
|
|
F. graminearum |
Вомитоксин Зеараленон |
Потеря сознания, состояние тяжелого опьянения |
50 |
|
F. avenaceum, |
Фузариевая |
Токсичность, алейкия, |
89—100 |
|
F. sambucinum, |
кислота, |
кишечно-желудочные |
|
|
F. gibbosum, |
зеараленон |
болезни |
|
|
F. moniliforme, F. solani |
и др. |
|
|
|
Penicillium rubrum, |
Рубратоксин |
Токсичность |
|
|
P. purpurogenum |
|
|
|
|
Виды рода Alternaria: |
Альтернари- |
Токсичность: эмбриональ |
75—100 |
|
A. alternata, A. tenuis, |
ол, метиле- |
ная, ингибирование |
|
|
A. triiticina |
новый эфир, альтернарио- ла и др. |
биосинтеза белка |
|
|
Claviceps purpurea |
Алкалоиды |
Эрготизм — "злые корчи", острые боли и жжение конечностей, судороги |
|
При использовании зерна, загрязненного токсинами, в продовольственных или кормовых целях происходят отравления людей и животных. Поражаются иммунная, кровеносная, пищеварительная системы; нарушаются синтез белка в организме, нервная деятельность, гормональное равновесие, а также функции воспроизводства, вплоть до их прекращения.
Поражение зерна фузариозом обусловливает его щуплость, резкое ухудшение химико-технологических качеств - уменьшение содержания белка, клейковины, снижение качества муки. При использовании зараженных семян для посева происходит торможение прорастания семян, роста корней и зародышевого побега. Полевая всхожесть семян снижается, выжившие растения имеют пораженную корневую систему, вегетативные и генеративные органы. Урожайность снижается до 50 %.
Виды родов Penicillium (P. expansum, P. urticae, P. cyclopium), а также Aspergillus, (A.flavus, A. parasitica) продуцируют афлатоксины, общетоксический эффект которых и степень аккумулирования в организме превышают в десятки раз Т-2 токсин, образуемый видами p. Fusarium. Оба вида грибков поражают зерно как в период вегетации, так и особенно в период хранения.
Установленные и контролируемые сертификатами ПДК на мико- токсины представлены в табл. 8.2.2.
Таблица 8.2.2 Допустимые уровни содержания микотоксинов в отдельных группах сельскохозяйственной продукции (по Т. В. Тепляковой, К. Я. Мотовилову)
|
Группа сельскохозяйственной |
Микотоксины |
Максимально |
|
продукции |
|
допустимый уровень, мг/кг |
|
Зерно продовольственное. |
Афлатоксин В1 |
0,005 |
|
Хлебобулочные и мукомольно- |
Зеараленон |
1,0 |
|
крупяные изделия |
Т-2 токсин |
0,1 |
|
|
Дезоксиниваленон |
0,7 |
|
Семена масличных культур, |
Вомитоксин в зерне: |
|
|
масло растительное и продукты |
твердая и сильная |
до 1,0 |
|
его переработки (маргарины, |
пшеница |
до 0,5 |
|
майонезы и др.) |
мягкая пшеница, рожь |
|
|
|
Афлатоксин В1 |
0,005 |
|
Отруби пшеничные |
Афлатоксин В1 |
0,005 |
|
|
Зеараленон |
1,0 |
|
|
Дезоксиниваленон |
0,7 |
|
Консервы овощные, фруктовые, |
Патулин |
0,05 |
|
ягодные |
|
|
|
Молоко и молочные продукты, |
Афлатоксин М1 |
0,0005 |
|
масло коровье |
|
|
Научные данные свидетельствуют, что возрастание микотоксикоза зерна связано с широким использованием минеральных удобрений и пестицидов (фунгицидов, инсектицидов, гербицидов) и ограниченным разнообразием генотипов сортов. В результате расширяются экологические ниши токсигенных видов. Приведем для примера данные об изменении экологических ниш фитопатогенов и сап- ротрофов на зерне пшеницы под влиянием фунгицидов (табл. 8.2.3).
Таблица 8.2.3 Изменение размера экологоических ниш фитопатогенов и сапротрофов в(на) зерне яровой пшеницы под влиянием фунгицидов
|
Фитопатоген, сапротроф |
Состояние экологических ниш в 30 агроэкосистемах, % |
||
|
расширение |
сужение |
стабильное |
|
|
Фитопатогены: |
|
|
|
|
Bipolaris sorokiniana |
27,3 |
64,4 |
8,3 |
|
Виды p. Fusarium |
78,3 |
16,7 |
5,0 |
|
Виды p. Alternaria |
48,0 |
52,0 |
0,0 |
|
Сапротрофы: |
|
|
|
|
Виды p. Penicillium |
80,7 |
1,9 |
17,4 |
|
Trichothecium roseum |
68,0 |
8,0 |
24,0 |
В Западной Сибири при интенсивных технологиях возделывания яровой пшеницы применяли преимущественно тилт и байлетон, которые способствовали расширению экологических ниш видов родов Fusarium и Penicillium, среди которых много токсигенов. Экологические ниши видов p. Alternaria изменялись примерно одинаково в сторону расширения и сужения под влиянием фунгицидов при высокой (61,7 %) представленности видов в микоценозе зерна. При этом виды p. Alternaria проникали глубоко в ткани эндосперма и зародыша, вызывая черный зародыш зерна.
Регрессионный анализ показывает, что наиболее сильно (до 30 %) на развитие фузариоза колоса влияют погодные условия. Влияние предшественников и способа обработки почвы составляет 20 %. Сорт и минеральное питание также имеют существенное значение [13].
Размещение пшеницы и ячменя по кукурузе (на зерно), сахарной свекле, а также внесение завышенных норм минеральных удобрений увеличивают пораженность растений фузариозом колоса в 3-7 раз. Практически все районированные и перспективные сорта зерновых культур восприимчивы к фузариозом, которые проявляются в форме корневых гнилей, поражения стебля, листьев, колоса, зерна.
Ранжировка агроприемов по влиянию их на развитие фузариоза колоса в Краснодарском крае, проведенная при участии отделения по защите растений Россельхозакадемии, показана в табл. 8.2.4
К числу наиболее значимых агроприемов, влияющих на развитие фузариоза колоса, относятся насыщенность севооборотов зерновыми культурами и использование предшественников. Определены четыре группы предшественников с четко выраженным влиянием на развитие фузариоза.
В первую группу (наибольшая степень влияния на развитиеизации жения растений фузариозом) включена кукуруза на зерно, вторая группа предшественников с умеренной степенью воздействия на фузариоз колоса включает кукурузу на зеленый корм, озимую пшеницу, сахарную свеклу, ячмень. В третью группу предшественников, не влияющих на развитие болезни, входят многолетние бобовые травы (клевер, люцерна, экспарцет), кориандр, подсолнечник, бахчевые, овощные культуры, картофель, соя. Особую группу составляют чистые и занятые пары, которым отводится роль улучшателя фитосанитарного состояния почвы. Поэтому четвертая группа предшественников должна использоваться для размещения семенных посевов.
Таблица 8.2.4 Доля влияния агроприемов на развитие фузариоза колоса
(по В. С. Шевелухе, К. В. Новожилову, М. М. Левитину)
|
Ранжировка |
Агрофактор |
Вклад в динамику |
|
по степени |
|
фузариоза, % |
|
значимости |
|
|
|
1 |
Предшественник |
20 |
|
2 |
Система обработки почвы |
20 |
|
3 |
Фон основного питания |
15 |
|
4 |
Сорт |
10 |
|
5 |
Азотные подкормки |
10 |
|
6 |
Предпредшественник |
5 |
|
7 |
Срок посева |
5 |
|
8 |
Норма высева |
5 |
|
9 |
Система органического питания |
5 |
|
10 |
Способ уборки |
3 |
|
11 |
Послеуборочные мероприятия |
2
100 |
|
|
|
Эта ранжировка действия агроприемов в разных почвенно-клима- тических условиях может изменяться в зависимости от представленности выявленных факторов в агроэкосистемах.
Особенно способствуют развитию фузариоза колоса звенья севооборота: кукуруза на зерно - кукуруза на силос - озимая пшеница. Эти звенья имеют особое значение в тех регионах (Северная Осетия, Серерный Кавказ, Краснодар), где доля кукурузы в структуре посевных площадей достигает 70 %. При посеве пшеницы по кукурузе фузариоз может поражать 43 % колосьев, по ржи - 27, по овсу - 23, по клеверу - 11, по тимофеевке - 8 %. В целом твердая пшеница более восприимчива к фузариозу, чем мягкая.
Влияние предшественников на развитие фузариоза проявляется во взаимодействии с обработкой почвы, сортами, сроками посева. В случае поверхностной обработки почвы после кукурузы развитие фузариоза возрастает в 2-3 раза по сравнению со вспашкой. Развитие болезни стимулируется при поздних сроках посева озимой пшеницы в сочетании с позднеспелыми сортами. Наоборот, оптимальные сроки посева скороспелых сортов позволяют избежать критического заражения зерна фузариозом даже после такого потенциально опасного предшественника как кукуруза. В этом случае заражение растений возбудителем происходит поздно, в период налива зерна, а не в особо опасную фазу цветения озимой пшеницы.
Внесение фосфорного и калийного удобрения не оказывает существенного влияния на развитие фузариоза, в то время как повышение дозы азотного питания стимулирует скорость и степень эпифитотического процесса. Фитосанитарная ситуация стабилизируется при сочетании оптимальной дозы полного минерального питания с оптимальными сроками посева и нормами высева (для озимой пшеницы на Северном Кавказе примерно 5 млн всхожих зерен/га).
Органические удобрения на развитие болезни влияют неоднозначно. Их действие зависит от вида удобрений, дозы и сроков внесения. Перепревший подстилочный и бесподстилочный навоз и органические остатки снижают развитие фузариозов в 1,4-2,1 раза. Свежий навоз, внесенный под культуру после кукурузы, повышает процент фузариозных зерен в 1,3-1,4 раза.
Установлена ранжировка фунгицидов по их убывающей биологической эффективности в защите колоса от фузариоза: фоликур (70- 80 %), спортак (60-70), импакт (50-60), бенлат, альто (40-50), тилт (20-30), баковая смесь фундазола и тилта (27-50 %). Однако применение фунгицидов не всегда коррелирует со снижением микотоксинов в зерне, хотя урожайность зерна возрастает. Фунгициды против фузариоза колоса обеспечивают максимальную биологическую эффективность при использовании их в фазу колошения.
8.3 Комплекс мероприятий по созданию фонда здоровых семян
Для создания фонда здоровых семян большое значение имеет выделение зон гарантированного семеноводства, технология возделывания сельскохозяйственных культур, условия хранения и предпосевная подготовка семян.
Создание зон гарантированного семеноводства. Выделение таких зон вызвано тем, что метеорологические условия сильно влияют на посевные, фитосанитарные и урожайные качества семян. Если метеорологические условия (температура, влажность, инсоляция и другие) благоприятны для развития семян, то они будут иметь высокие качества - жизненность, здоровье и урожайные качества. По данным П. Н. Константинова, разница в урожайности одного и того же сорта при посеве семенами разного происхождения может достигать 83,3 %, перекрывая сортовые различия. Н. И. Вавилов ставил задачу разработки "экологического паспорта" сорта, который указывал бы реакцию его на почвенно-климатические условия. Дж. Ацци отмечал, что фермеры северных районов Англии приобретают семенной материал пшеницы из южных районов страны, где сравнительно сухая и жаркая погода более благоприятна для развития зародыша. Разница в урожайности семян северного и южного происхождения в пользу южных районов варьирует от 12 до 60%, в то время как сортовые различия не превышают 15-20%.
На основании научных данных выделяют зоны устойчивого семеноводства. Выращивание зернобобовых культур на семена считается целесообразным в аридных условиях, где в периоды цветения и плодоношения, а также уборки выпадает минимальное количество осадков. В Украине выделены по этому признаку зоны гарантированного семеноводства пшеницы, где в 70-77 % случаях получают высококачественные семена, и зоны рискованного семеноводства, где высококачественные семена формируются только раз в 2-3 года. Р. Б. Кондратьев установил, что семена зерновых культур низкого качества в Восточной Сибири формируются в зонах тайги и подтайги, а по мерс продвижения к югу (лесостепь, степь) и увеличения суммы положительных температур, продолжительности безморозного периода качество семян существенно возрастает. Наибольшее количество высококачественных семян формируется в степной зоне. Аналогичную закономерность отмечает в Западной Сибири Ю. С. Ларионов.
Технология возделывания сельскохозяйственных культур. Создание фонда здоровых семян требует применения определенной технологии, начиная с предпосевной их подготовки - выравнивания (калибровки), обогрева, протравливания. По данным Э. Э. Гешеле, после первичной очистки зерна количество зерновок, зараженных фуза- риозом, уменьшается на 28-35 %, а после дополнительного обогрева и просушки - на 42 %. В. Сафьянова сообщает о снижении зараженности семян пшеницы гельминтоспориозной инфекцией с 12,3- 14,0 до 2,2-3,4 % при их калибровке. Калибровку производили верхним решетом с ячейками 3,5 мм, нижними - 2,6 мм. Всхожесть семян в результате калибровки возросла с 75 до 91 %, а урожайность - на 3 ц/га.
Отбор крупных семян обеспечивает снижение развития полосатой пятнистости ячменя (табл. 8.3.1).
Таблица 8.3.1 Развитие полосатого гельмиптоспориоза при посеве семенами
разного размера
|
Величина семян: ширина отверстий в сите, мм |
Пораженность растений, % |
|
|
опыт 1 |
опыт 1 |
|
|
2,5 |
22,7 |
27,3 |
|
2,2 |
34,0 |
35,2 |
|
<2,2 |
65,9 |
57,1 |
В фитосанитарном отношении наиболее благоприятна фракция семян ячменя толщиной 2,5-2,8 мм. Больных в ней встречается от 8 до 22 %, развитие болезни в поле не превышает 5,7-9,2 % [21]. Между массой 1000 зерен и урожаем зерна существует прямая корреляция: самые крупные зерновки (остаток на сите 3 мм) дают и самый высокий урожай. Однако самые крупные зерновки сильнее травмируются при комбайновой уборке, поэтому предпочтительны зерновки среднего размера (сход с сита 2,5-3 мм). Сортировка семян дает обычно прибавку 1-2 ц/га зерна, обеспечивая более здоровые, выравненные всходы по глубине посева. По данным А. П. Голощапова, увеличение массы 1000 зерен на 1 г снижает пораженность яровой пшеницы корневыми гнилями на 1,3 %.
Калибровка широко применяется в заводских условиях при предпосевной подготовке семян кукурузы, сахарной свеклы, сопровождаясь комплексом других мероприятий, особенно протравливанием, покрытием защитно-стимулирующими веществами.
Обогрев семян повышает их полевую всхожесть на 8-10%, стимулирует ростовые процессы в период прорастания и всходов, повышает физиологическую устойчивость и конкурентную способность растений ко всему комплексу вредных организмов в период перехода от гетеротрофного (семена) к автотрофному (всходы) питанию.
После обогрева семена протравливают в соответствии с данными их фитоэкспертизы, применяя препараты, рекомендуемые Списком пестицидов, разрешенных к применению.
Внесение сбалансированных минеральных удобрений под маточные растения повышает полевую всхожесть семян, оздоровливает растения в течение вегетации и улучшает их семенную продуктивность. Эта закономерность проявляется при посеве как здоровых семян, так и инфицированных. Для примера приведем данные по яровому ячменю (табл. 8.3.2).
Таблица 8.3.2 Влияние полного минерального питания маточных растений на повышение урожайных качеств семян
|
Показатель |
Здоровые семена |
Зараженные Bipolaris sorokiniana |
||
|
абс. |
отклонения от фона без удобрений, % |
абс. |
отклонения от фона без удобрений, % |
|
|
Полевая всхожесть, % |
92 |
+6,9 |
81 |
+9,5 |
|
Выживаемость в течение |
95 |
+4,4 |
88 |
+8,0 |
|
вегетационного периода, % |
|
|
|
|
|
Развитие корневых гнилей, (%) |
|
|
|
|
|
в фазы: |
|
|
|
|
|
кущения |
18,5 |
-8,3 |
24,6 |
-25,5 |
|
молочно-восковую спелость |
25,8 |
-21,3 |
31,5 |
-21,0 |
|
Урожайность зерна, ц/га |
24,1 |
+6,8 |
18,9 |
+4,0 |
|
прибавка, % |
- |
39,3 |
- |
26,8 |
|
Урожайность соломы, ц/га |
35,1 |
+5,8 |
29,6 |
+3,1 |
|
прибавка, % |
- |
19,8 |
- |
13,0 |
На основании представленных в таблице 8.3.2 данных можно сделать следующие выводы:
- для повышения полевой всхожести семян и выживаемости растений в течение вегетации важно под маточные растения на семеноводческих посевах вносить полное минеральное удобрение;
- чем хуже фитосанитарное состояние семян, тем больше маточные растения нуждаются в полноценном минеральном питании для повышения жизнеспособности семян;
- для ограничения фузариозно-гельминтоспориозных корневых гнилей на товарных посевах важно как здоровые, так и инфицированные семена выращивать на полноценном фоне минерального питания растений;
- для повышения отдачи (прибавки урожайности зерна) от вносимых удобрений посевы следует производить здоровыми семенами.
Кроме удобрения, определенное значение для получения здоровых семян с высокими посевными качествами имеют предшественники. Известно, например, что из всех зерновых культур кукуруза особенно благоприятствует развитию фузариоза, главным образом из-за образования перитециев на старых кукурузных стеблях.
Выявлена роль предшественников в повышении качества семш хлопчатника. При выращивании семян по пласту люцерны поражение фузариозным вилтом составило 10,2 %, по обороту пласта - 10,1 против 23,2 % по бессменному посеву. Урожайность хлопка-сырца п ставила соответственно 30,2; 30,3 и 22 ц/га. Поэтому рекомендовалось заготавливать семена хлопчатника с посевов, возделываемых по пласту и обороту пласта люцерны.
Значение сроков уборки. Качества семян (посевные, фитосанитарные, урожайные) в значительной мере определяются сроками и технологией уборки сельскохозяйственных культур.
Уборку начинают с обкашивания краевых полос шириною 20 м, где выше развитие болезней (особенно спорыньи), вредителей и сорняков. При уборке картофеля, сахарной свеклы предварительно удаляют ботву.
В Сибири в 89 % случаев уборочный период сопровождается благоприятными погодными условиями: выпадают дожди, понижается температура, вплоть до заморозков, периодически выпадает снег Это задерживает высыхание валков и создает опасность истеканин прорастания зерна не только в валках, но и на корню. Поэтому наиболее надежным способом уборки зерновых культур является прямое комбайнирование. Раздельная уборка применяется как вынужденный способ при высокой засоренности и неравномерности созревании посевов. Для снижения травмирования зерна обороты барабана комбайнов снижаются до 900-1000 об. в мин, а на семеноводческих посевах избегают применения новых комбайнов. Во всех случаях уборка производится в начале полной спелости, когда влажность зерна ниже 20 % (прямое комбайнирование) и ниже 30 % {раздельная уборка),
Прямое комбайнирование, проводимое в ночное время, эффективно действует против серой зерновой совки. Гибнет до 80-95% гусениц против 25-30 % при дневной уборке, когда гусеницы не питаются и прячутся под комочками почвы.
Значение зрелости семян для создания фонда семенного материала показано на примере сахарной свеклы.
Уборка семян в состоянии ранней восковой спелости, а особенно молочной, когда еще не закончился налив семян, приводит к ухудшению фракционного состава: уменьшается количество крупных семян и 1,5-2 раза и увеличивается количество семян мелких, размером от 2,5 мм и ниже, в 4-8 раз.
Большая часть недозрелых семян не соответствует принятым стандартом кондициям и попадает в процессе очистки в отходы, составляя косвенные потери урожая (табл. 8.3.3).
Таблица 8.3.3 Потери урожая при очистке семян сахарной свеклы, убранных в разные фазы зрелости
|
Сорт |
Зрелость семян |
Отход семян размером от 2,5 мм и ниже на решетах очистительных машин, % |
|
|
по количеству |
по массе |
||
|
Ьийская 032 |
Молочная |
43,9 |
24,0 |
|
|
Восковая |
25,5 |
11,9 |
|
|
Полная |
7,8 |
2,5 |
|
Белоцерковская |
Молочная |
77,4 |
65,4 |
|
односемянная |
Восковая |
59,7 |
43,2 |
|
|
Полная |
46,9 |
29,0 |
Такие потери семян в хозяйствах обычно не учитываются, хотя ШИ довольно существенны.
Семена, убранные в восковой и особенно в молочной зрелости, обладают меньшим запасом питательных веществ. В отличие от зрелых семян они содержат больше азота, протеина и фосфора и меньше безазотистых экстрактивных веществ и кальция.
Посевные качества семян разной степени зрелости также различны (табл 8.3.4).
Самой высокой энергией прорастания и всхожестью в лабораторных условиях обладают зрелые семена, наиболее низкой - семена молочной зрелости. В полевых условиях разница во всхожести зрелых и недозрелых семян еще более значительна.
Между зрелостью семян и их полевой всхожестью отмечается прямая коррелятивная зависимость: чем выше зрелость семян, тем выше полевая всхожесть.
Следователыю, наиболее ценными физическими и посевными досто- инствами обладают зрелые семена. Ухудшение качества семян восковой и особенно молочной зрелости, вызвано ранним искусственным прерыванием процессов накопления и отложения питательных веществ, а также недозрелым физиологическим состоянием зародыша.
Таблица 8.3.4 Влияние степени зрелости семян сахарной свеклы на их посевные качества
|
Сорт |
Зрелость семян |
Энергия прорастания, % |
Всхожесть, % |
Кол-во ростков из 100 клубочков |
|
Бийская 032 |
Молочная |
35 |
56 |
87 |
|
|
Восковая |
67 |
78 |
121 |
|
|
Полная |
83 |
87 |
144 |
|
Белоцерковская |
Молочная |
22 |
34 |
36 |
|
односеменная |
Восковая |
50 |
55 |
61 |
|
|
Полная |
60 |
67 |
69 |
|
Ялтушковская |
Молочная |
32 |
47 |
56 |
|
односеменная |
Восковая |
60 |
64 |
72 |
|
|
Полная |
67 |
73 |
82 |
При высеве семян сахарной свеклы разной степени зрелости установлено, что самые густые, дружные и равномерные всходы появляются из семян, убранных в полной спелости. Ростки из таких семян отличаются повышенной устойчивостью против корнееда, особенно в первоначальные фазы развития - до появления над поверхностью почвы. На посевах семенами в восковой и особенно в молочной зрелости развитие корнееда значительно возрастало. Интенсивность роста растений оказалась наиболее высокой на посевах, сделанных семенами в полной зрелости, самой низкой — в молочной стадии. Преимущество посевов зрелыми семенами сохранялось на протяжении всего вегетационного периода, что отразилось на продуктивности сахарной свеклы (табл. 8.3.5).
Таблица 8.3.5 Влияние зрелости семян на продуктивность сахарной свеклы
|
Сорт |
Зрелость семян |
Урожайность корней, ц/га |
Сахаристость, % |
Сбор сахара, ц/га |
|
Бийская 032 |
Молочная |
244,3 |
15,74 |
38,2 |
|
|
Восковая |
258,0 |
15,61 |
38,2 |
|
|
Полная |
266,5 |
15,79 |
41,6 |
|
Белоцерковская |
Молочная |
231,9 |
14,20 |
34,9 |
|
односеменная |
Восковая |
254,7 |
14,41 |
36,9 |
|
|
Полная |
254,6 |
14,60 |
38,1 |
|
Ялтушковская |
Молочная |
240,3 |
15,45 |
34,2 |
|
односеменная |
Восковая |
257,4 |
15,39 |
38,3 |
|
|
Полная |
269,8 |
15,48 |
39,1 |
Прибавка в сборе сахара в пользу зрелых семян по сорту Бийская 032 составила 1,6 ц/га по сравнению с семенами в восковой зрелости и 3,4 ц/га - по сравнению с убранными в молочной зрелости.
В период уборки особое значение имеет снижение травмирования семян и посадочного материала уборочной техникой.
Травмирование семян ведет к снижению их всхожести и подавлению ростовых процессов. Отрицательное значение травмирования многократно возрастает из-за того, что поврежденные семена и корнеплоды в большей степени заражаются фитопатогенами. Так, клубни картофеля с механическими травмами поражаются сухими и мокрыми гнилями в 3-5 раз сильнее, чем неповрежденные. Установлена прямая тесная зависимость между травмированием семян пшеницы и заражением их фузариозом (F. graminearum).
Хранение и доработка на току и в складах посевного и посадочного материала. Для сохранения и повышения качества посевного и посадочного материала большое значение имеет технология его доработки и режим хранения.
Для предупреждения потери всхожести семян после уборки проводится немедленная очистка вороха от сорняков, снижение влажности с целью предупреждения плесневения и развития фитотоксичной микрофлоры, особенно видов Penicilium, Aspergillus. При этом удаляется малоценная в семенном отношении фракция (для зерновых, например, менее 2 мм), которая содержит мелкие и щуплые зерновки, зараженные видами p. Fusarium: F. graminearum, F. avenace- um, F. solani и др. Количество полноценных семян, попадающих в отходы при очистке, не должно превышать 0,05 %.
Семена двудольных культур более чувствительны к высоким температурам, чем семена однодольных. При их сушке следует исключить теплотравмы (теплострессы), зависящие от скорости влагоотдачи. При быстрой потере влаги семена бобовых раскалываются, а у злаковых культур нарушается целостность алейронового слоя. И в том, и в другом случае неизбежно снижение всхожести. Поэтому сушку семян следует проводить при более мягких режимах, чем товарных партий зерна. В любом случае температура нагрева семян не должна превышать 43 °С, если исходная влажность превышает конечную не более, чем на 5 %. При более высокой влажности зерна температуру нагрева следует понижать на 2 °С на каждые 5 % влажности зерна. Разовая потеря влаги семенами на сушилках непрерывного действия не должна превышать 4 % у семенного зерна и 6 % — у продовольственного.
Дальнейшее повышение качества посевного материала связано с очисткой его от примесей и выделением неполноценного в семенном отношении мелкого зерна. Выделение примесей (семян сорняков, склероциев, головневых мешочков) проводится на триерных цилиндрах с ячеистой поверхностью: длинных - на овсюжных цилиндрах, коротких - на кукольных. Для очистки от трудноотделимых примесей используются специальные машины.
Для уничтожения насекомых, клещей, подавления поверхностной и субэпидермальной патогенной и фитотоксичной микрофлоры семена подвергают механическому, термическому и химическому обеззараживанию.
Механическое обеззараживание заключается в интенсивном пропускании зерновой массы через систему зерноочистительных машин и транспортеров. В результате ударов зерен друг о друга и о стенки оборудования происходит частичная гибель насекомых и клещей. Уцелевшие особи впадают в оцепенение и выделяются из зерновой массы вместе с отходом. Поэтому механическое обеззараживание позволяет частично уменьшить численность вредителей.
При термическом обеззараживании возможно применение как положительных (45-47 °С), так и отрицательных (минус 5-10 °С) температур. Первый путь сопряжен с возможным ухудшением посевных качеств семян и применяется против специфических фитопатогенов (возбудителей головни). Охлаждение более эффективный и безопасный способ, позволяющий полностью подавлять развитие микрофлоры и уничтожать вредителей. Однако воздействию отрицательных температур не должны подвергаться семена с повышенной влажностью.
Лучшие условия для хранения семян создаются при сочетании пониженной влажности (в пределах или ниже ГОСТов) и пониженных температур.
Эффективны также протравливание семян или их фумигация. Для фумигации зерновых, бобовых, подсолнечника используют, например, бромистый метил, а картофеля - таблетки, изготовленные на базе тиабендазола. Большое значение для нормального хранения семян имеют также мероприятия по очистке и дезинфекции тары, складов, инвентаря.
Способы повышения эффективности протравливания семян. Одним из экономически и экологически приемлемых способов повышения качества семян является их протравливание. Под протравливанием понимают нанесение пестицида на семенной или посадочный материал для уничтожения или ограничения отрицательного воздействия возбудителей растительного и животного происхождения. Протравливанием семян в основном предусматривается подавление фитопатогенов, которые передаются через семена во времени (от одного вегетационного периода к другому).
До недавнего времени протравливание семян и посадочного материала носило профилактический характер и рекомендовалось для всех партий семян без исключения. Однако высокая цена фунгицидов, различная эффективность этого способа, вплоть до отсутствия и(или) отрицательного эффекта, вызывают необходимость знания и учета условий, гарантирующих биологическую, а особенно хозяйственную и экономическую эффективность протравливания.
Протравливание проводится на основе фитоэкспертизы семян. В зависимости от их фитосанитарного состояния (состава возбудителей, степени заражения, заспорения) подбираются препараты необходимого спектра действия в соответствующей норме по Списку пестицидов, разрешенных к применению.
Агротехнические требования к протравливанию семян состоят в следующем:
- перед протравливанием семена должны быть очищены от сора и пыли, доведены до посевных кондиций по всем показателям, особенно по влажностии и всхожести. Семена с повышенной влажностью протравливаются непосредственно перед посевом при отсутствии фито- токсического действия препаратов;
- влажность семян после протравливания не должна превышать ГОСТ более, чем на 1 %/
- травмирование протравленных семян не должно превышать более 0,5%;
- отклонение нормы расхода препарата и прилипателя допускается на ±5 %
- отклонение полноты протравливания допускается в пределах ±20 %.
Семена с пониженной энергией прорастания и всхожестью не рекомендуется протравливать системными препаратами типа байтана универсала, которые ингибируют ростовые процессы.
Протравливание клубней картофеля более эффективно осенью, перед закладкой на хранение, так как оно существенно снижает развитие сухих гнилей и частично мокрых. Перед закладкой на хранение протравливают маточные корнеплоды моркови, сахарной свеклы, капусты.
Протравливание семян кукурузы, сахарной свеклы проводится на заводах с использованием смеси пестицидов (против фитопатогенов, фитофагов) и защитно-стимулирующих и ростовых веществ, а также дражирования. Заводской способ протравливания сахарной свеклы способствует повышению ее полевой всхожести на 23 %, снижению поражения проростков корнеедом на 21 % и повышению урожайности корней на 12 ц/га. При этом важно, чтобы фунгициды дезинфицировали не только ткани околоплодника клубочков сахарной свеклы, но и собственно семян (рис. 24), определяющих полевую всхожесть и формирование необходимой густоты всходов.
Нанесение на семена сахарной свеклы фунгицидов совместно с питательными веществами - дражирование семян, способствует дальнейшему повышению качества всходов из таких семян. Их густота увеличивается на 37 %, пораженность корнеедом снижается на 21- 27 %. Защитные и питательные вещества (по данным 3. А. Пожар) одинаково положительно влияют при нанесении их непосредственно на семена до их дражирования, в дражировочную массу или на поверхность уже высушенного драже.
Максимальный положительный эффект от протравливания семян, например, зерновых культур достигается при следующих условиях:
- неблагоприятном фитосанитарном состоянии семян. На семеноводческих посевах при превышении регламентов ГОСТа (см. табл. 8.1.1, а на товарных - при заражении семян фитопатогенами выше ПВ. Например, протравливание семян яровой пшеницы обеспечивает высокую эффективность (биологическую, хозяйственную) при заражении семян В. sorokiniana выше 10-15 %.
- неблагоприятном фитосанитарном состоянии почвы. При заселенности ее под яровую пшеницу, например, В. sorokiniana выше 20 конидий/г почвы на выщелоченном черноземе, а под картофель - Rhizoctonia solani более 0,2 пропагул/100 г почвы;
- оптимальной влажности семян, соответствующей параметрам ГОСТа. Протравливание семян с повышенной влажностью сопряжено с возможной фитотоксичностью препаратов для прорастающих семян и роста проростков;
- оптимальная (не менее 50-60 % от полной влагоемкости) влажности почвы во все фазы развития растений, но особенно в период посева на глубине заделки семян;
- оптимальной глубине посева, предельная величина которой определяется длиной колеоптиле протравленных семян по каждому сорту пшеницы, ячменя, озимой ржи, риса;
- применении системных протравителей при ранних сроках посева, а контактных — при поздних сроках. Системные препараты при поздних сроках посева яровой пшеницы применяются при наличии пыльной головни и заражении семян септориозом;
- ранних сроках посева при физической спелости почвы. Например, посев яровой пшеницы производится в лесостепи Западной Сибири календарно не позже первой половины мая. При поздних сроках посева (календарно после 25 мая), пересыхании почвы и глубине посева среднеколеоптильных сортов глубже 5 см эффективность протравливания снижается особенно сильно по системным препаратам.
Урожайность зерна яровой пшеницы при посеве протравленных семян в пересохшую почву снижается на 10—12% по сравнению с непротравленными семенами. Поэтому важнейшим условием хозяйственной эффективности протравливания семян в зонах рискованного земледелия как Сибирь является посев их во влажный слой почвы. Значение влажности почвы в проявлении потенциального положительного эффекта от протравливания семян настолько велико, что ее действие проявляется не только в ранневесенний период появления всходов, но и в период июньско-июльской засухи, характерной для Сибири и других регионов России.
В годы с весенне-летней засухой (при выпадении осадков в 1,5-2 раза меньше многолетней нормы) прибавка урожайности зерна яровой пшеницы от протравливания бывает статистически недостоверной, в то время как в нормальные, а особенно в увлажненные годы достигает максимальной величины
По данным Е. Ю. Тороповой, растения, перенесшие водный стресс на начальных фазах развития, после нормализации влагообес- печенности хорошо развиваются и обеспечивают неплохую урожайность. Однако посев в недостаточно увлажненную почву (25-30 % от полной влагоемкости) делает протравливание семян в хозяйственном отношении малоэффективным даже если в дальнейшем уровень влагообеспеченности растений близок к оптимальному.
Таблица 8.3.6 Эффективность протравливания семян яровой пшеницы в годы, различающиеся по увлажнению в период всходы-кущение
|
Количество осадков, выпавших в период всходы- кущение, мм |
Характеристика семян |
Развитие корневых гнилей, % |
Прибавка урожайности зерна от протравливания |
||
|
кущение |
перед уборкой |
ц/га |
% |
||
|
25-28 |
Непротрав- |
17,3 |
21,8 |
- |
- |
|
|
ленные |
|
|
|
|
|
|
Протрав |
10,8 |
10,6 |
1,2 |
6,3 |
|
|
ленные |
|
|
|
|
|
52-60 |
Нелротрав- |
9,7 |
11,8 |
- |
- |
|
|
ленные |
|
|
|
|
|
|
Протрав |
2,2 |
4,7 |
4,8 |
14,8 |
|
|
ленные |
|
|
|
|
|
НСР05 |
|
3,6 |
2,4 |
1,3 |
- |
Дефицит влаги в средине вегетации приводит к снижению всех показателей элементов структуры урожая яровой пшеницы на 20- 40 % и более. Прибавка урожайности зерна от протравливания становится менее значимой, а в ряде случаев статистически недостоверной, что может сделать этот прием экономически неэффективным при наличии даже хороших биологических результатов.
Научные исследования и производственный опыт свидетельствуют о стабильно высокой биологической, хозяйственной и экономической эффективности протравливания семян яровой пшеницы, кукурузы при посеве их в ранние сроки, при физической спелости почвы. Это объясняется защитными свойствами протравителей не только против фитопатогенов, находящихся на(в) семенах, но и в почве, в то время как полезная микрофлора при ранних сроках посева находится в малоактивном состоянии, а потому депрессивное действие на нее протравителей ослабляется. Для примера приведем данные об эффективности протравливания семян яровой пшеницы, высеваемой в разные сроки (табл. 8.3.7).
Посев протравленных семян во влажную почву при физической ее спелости обеспечивает подавление корневых гнилей пшеницы примерно на 60 % при повышении урожайности на 17 %. В то же время при поздних сроках посева (в случае примерно равной биологической эффективности) повышение урожайности зерна оказалось несущественным. Тем самым протравливание позволяет высевать яровую пшеницу раньше - при физической спелости почвы.
Таблица 8.3.7 Эффективность протравливания семян яровой пшеницы при разных сроках посева в Южного Казахстана
|
Срок посева |
Характеристика семян |
Развитие корневых гнилей, % |
Прибавка урожайности зерна от протравливания |
||
|
кущение |
перед уборкой |
ц/га |
% |
||
|
Ранний |
Непротрав- |
16,0 |
20,5 |
- |
- |
|
(8—13 мая) |
ленные |
|
|
|
|
|
|
Протрав |
6,5 |
13,1 |
4,2 |
16,8 |
|
|
ленные |
|
|
|
|
|
Поздний |
Непротрав- |
19,3 |
28,4 |
- |
- |
|
(25—30 мая) |
ленные |
|
|
|
|
|
|
Протрав |
10,2 |
17,6 |
0,6 |
2,0 |
|
|
ленные |
|
|
|
|
|
НСРи |
|
1,6 |
2,0 |
1,9 |
|
- организация зон гарантированного семеноводства;
- выделение площадей под семенные посевы;
- рациональная агротехника возделывания маточных растений, включающая фитоэкспертизу, калибровку, обогрев, протравливание семян, оптимальные нормы высева и глубину посева, оптимально-ранние сроки посева, сбалансированное минеральное питание растений, фито- прочистку, своевременную уборку и подработку семян на очистительных машинах, уменьшение травмирования семян и посадочного материала, оптимальный режим хранения.
Магистрант должен знать:
- фитосанитарные регламенты семян и их обоснование;
- мероприятия по созданию фонда здоровых семян по различным экологическим группам вредных организмов;
- состояние проблемы микотоксикоза зерна и другой сельскохозяйственной продукции;
- динамику фузариоза колоса и микотоксикоза зерна и мероприятия по ограничению развития фузариоза колоса;
- комплекс мероприятий по созданию фонда здоровых семян, включая зоны гарантированного семеноводства, технологию возделывания сельскохозяйственных культур, хранение посевного и посадочного материала, способы повышения эффективности протравливания
Магистрант должен уметь:
- обосновывать необходимость применения фитосанитарных регламентов семян;
- разрабатывать мероприятия по оздоровлению семян, когда они служат основным и дополнительными факторами передачи вредных организмов;
- объяснить проблему микотоксикозов и их опасность для здоровья людей и животных;
- обосновать вредоносность фузариоза колоса и разработать меры борьбы с заболеванием;
- разработать систему мероприятий по обеспечению фонда здоровых семян и посадочного материала.
1. Почему возникает необходимость разработки фитосанитарных регламентов семян?
2. Какая роль принадлежит здоровым семенам для снижения развития эпифитотического процесса, вызываемого различными экологическими группами вредных организмов?
3. Каковы причины микотоксикоза зерна и другой сельскохозяйственной продукции?
4. Какие группы грибов продуцируют микотоксины?
5. Какой вред, причиняемый микотоксинами здоровью людей и животных?
6. В чем состоит проблема фузариоза колоса?
7. Какие мероприятия обусловливают развитие фузариоза колоса?
8. Какова роль зон гарантированного семеноводства в оздоровлении семян?
9. Какие критерии выделения зон для получения здоровых семян? Показать на примере зон Южного Казахстана.
10. Как можно получить семена с лучшими фитосанитарными качествами путем применения технологии возделывания сельскохозяйственных культур?
11. Какое значение имеет минеральное питание маточных растений для оздоровления семян?
12. Как следует подрабатывать и хранить посевной материал для улучшения их фитосанитарных качеств?
13. Какое значение имеет зрелость семян для улучшения посевных и урожайных качеств семян?
14. Какие существуют способы повышения эффективности протравливания семян?
15. Какие качества семян регламентируются ГОСТами и Сертификатами
ГЛАВА 9. ВЛИЯНИЕ СРОКОВ ПОСЕВА НА ФИТОСАНИТАРНОЕ СОСТОЯНИЕ ПОСЕВОВ
Выбор оптимального срока посева остается одним из основных элементов современной технологии возделывания сельскохозяйственных культур. Посев в оптимальные сроки обеспечивает отдачу средств, вкладываемых в возделывание сельскохозяйственных культур, способствует получению высокого урожая и качества продукции при общем благоприятном фитосанитарном состоянии посевов.
Оптимизация фитосанитарного состояния посевов достигается, если при выборе оптимального срока посева создаются условия для реализации двух механизмов:
- формирования физиологически устойчивых, выносливых и конкурентоспособных к вредным организмам посевов;
- нарушения синхронности развития фаз растений-хозяев и вредных организмов: чем шире совпадает период восприимчивости растений-хозяев с развитием вредного организма, тем интенсивнее размножение последнего и выше вероятность возникновения эпифитотии, и наоборот, чем уже этот период, тем значительней депрессия эпифитотического процесса.
Оба механизма нередко действуют вместе, обусловливая как снижение численности вредных организмов, так и повышение компенсаторных реакций растений на повреждения. Это обеспечивает устойчивость урожая или снижение его в незначительной степени.
Задача по формированию физиологически устойчивых, выносливых и конкурентоспособных к вредным организмам посевов в области защиты растений совпадает с общеагрономической задачей получения высокой урожайности сельскохозяйственных культур, высококачественной продукции, соответствующей требованиям ГОСТов и Сертификатов.
При выборе оптимальных сроков посева учитывают следующие основные критерии, значение которых изменяется по зонам:
- общую длину вегетационного периода культуры и совмещение ее с продолжительностью периода вегетации в зоне;
- требования сельскохозяйственных культур к температуре почвы в период прорастания и формирования всходов;
- требования сельскохозяйственных культур к потреблению влаги для формирования сельскохозяйственной продукции;
- засоренность посевов.
Обычно в практике посев сельскохозяйственных культур начинают, когда почва становится физически спелой, а температура на глубине заделки семян устанавливается на 2-3 °С выше минимальной температуры, необходимой для прорастания сельскохозяйственных культур (табл. 9.1.1).
Для прорастания семян требуется минимальная температура на 1- 2 °С ниже, чем для дальнейшего развития всходов.
Таблица 9.1.1 Температура прорастания семян полевых культур
(по В. В. Гриценко, 3. М. Калошиной)
|
|
Температура, 0 |
С |
|
|
Культура |
минималь |
оптималь |
максималь |
|
|
ная |
ная |
ная |
|
|
|
|
|
|
Рожь |
1-2 |
25 |
30 |
|
Пшеница |
3-4,5 |
25 |
30-32 |
|
Ячмень |
3-4,5 |
20 |
28-30 |
|
Овес |
4-5 |
25 |
30 |
|
Кукуруза |
8-9 |
32-35 |
40-44 |
|
Рис |
10-12 |
30-32 |
36-38 |
|
Сорго |
8-10 |
32-35 |
40-44 |
|
Горох |
1-2 |
30 |
35 |
|
Вика |
1-2 |
30 |
35 |
|
Чечевица |
4-5 |
30 |
36 |
|
Кормовые бобы |
3-4 |
25 |
30 |
|
Фасоль |
10 |
32 |
37 |
|
Лен |
2-3 |
25 |
30 |
|
Подсолнечник |
8-9 |
28 |
35 |
|
Сахарная свекла |
4-5 |
25 |
28-30 |
|
Клевер красный |
1 |
30 |
37 |
|
Люцерна |
1 |
30 |
37 |
|
Тимофеевка |
3-4 |
26 |
30 |
К культурам раннего срока посева относятся зернобобовые (горох, вика, кормовые бобы), лен, ячмень, яровая пшеница. Овес является более пластичной культурой и его можно высевать в ранние сроки (при отсутствии закукливания), в середине и в конце мая.
К культурам позднего срока посева относятся теплолюбивые куль туры: кукуруза, рис, сорго, фасоль, просо, гречиха.
В зависимости от структуры посевных площадей, зональных осо бенностей, сортового состава культур по зонам вносятся коррективы в сроки посева в зависимости от запасов влаги и распределения вы падающих осадков в течение вегетации.
Значение запасов влаги для нормального функционирования рас тений зависит от их водопотребления, которое изменяется у разных сельскохозяйственных культур при формировании различной урожайности сельскохозяйственной продукции (табл. 9.1.2).
Влагообеспеченность растений складывается из двух составляющих: осенне-зимних и весенне-летних осадков. Запас осенне-зимней влаги оценивают по шкале: более 160 мм в метровом слое — очень хороший, 130-160 мм — хороший, 90-130 мм — удовлетворительный, 60-90 мм — плохой. По данным зональных научных учреждений, в Поволжье и Сибири, где возделываются основные площади яровой пшеницы, за счет осенне-зимних запасов влаги формируется примерно 50 % урожая.
Таблица 9.1.2 Коэффициенты хозяйственного потребления воды для производства 1 т продукции
|
Культура — продукция |
Расход воды на формирование 1 т продукции, т |
Необходимо влаги в слое почвы 1 м дли формирования 1 т продукции, мм |
|
Пшеница —зерно |
800-1600 |
80-160 |
|
Озимая рожь—зерно |
700-1400 |
70-140 |
|
Овес — зерно |
900-1600 |
90-160 |
|
Ячмень — зерно |
700-1400 |
70-140 |
|
Горох — зерно |
900-1500 |
90-150 |
|
Гречиха — зерно |
1200-1800 |
120-180 |
|
Просо — зерно |
500-800 |
50-80 |
|
Кукуруза — зеленая |
110-160 |
11-16 |
|
масса |
|
|
|
Подсолнечник — |
150-180 |
15-18 |
|
зеленая масса |
|
|
|
Рапс — зерно |
1200-1800 |
120-180 |
|
Рапс — зеленая |
120-140 |
12-14 |
|
масса |
|
|
|
Многолетние травы |
|
|
|
злаковые — сено |
700-1100 |
70-110 |
|
Многолетние травы |
|
|
|
бобовые — сено |
900-1200 |
90-120 |
|
Картофель-клубни |
160-200 |
16-20 |
Преимущества ранних сроков посева состоят в следующем:
- они лучше используют осенне-зимний запас влаги;
- при ранних сроках посева III—IV этапы органогенеза яром»! пшеницы проходят медленнее при умеренных температурах и более мм ротком световом дне в мае месяце, обусловливая формирование помы шенного числа колосков, цветков, а затем зерен в колосе;
- ранние сроки посева обеспечивают налив и созревание пшенинм • первой половине августа, а в засушливые годы даже в конце июля, когда среднесуточная температура воздуха, влажность почвы и воздуха благоприятны для синтеза белка и клейковины, а вредоносность листо-стеблевых и других инфекций (септориоза, ржавчины, фузариоза колоса, энзимо-микозного истощения зерна), фитофагов (трипсов, цикадок) минимальная из-за нарушения синхронности совмещения восприимчивых фаз растений и массовой вредоносности биотических стрессоров.
По многолетним данным Сибирского НИИ сельского хозяйства, при посеве в первую половину мая содержание клейковины в зерне составляет 29-30 %, 23 мая — 26-28, а 30 мая — только 21-23 %. Сроки посева при интенсивных техно- логиях возделывания яровой пшеницы заканчиваются календарно 15-17 мая. В противном случае созревание таких посевов затягивается, и они часто попадают под снег.
По многолетним данным Бийской опытно-селекционной станции, самый высокий урожай яровой пшеницы в Бийско-Чумышской лесостепи получают при посеве календарно не позже первой декады мая [32]. Посевы в этом случае меньше поражаются корневыми гнилями, внутристеблевыми вредителями и хлебными блошками, формируя повышенный урожай. Аналогичная закономерность отмечена в северной лесостепи Приобья, где высокий урожай обеспечивают ранние сроки в первой половине мая как без внесения удобрений, так и на удобренном фоне (табл 9.1.4)
Таблица 9.1.4. Влияние сроков посева на урожайность зерновых культур в северной лесостепи Приобья (по А. К. Чепикову, Г. Е. Романовскому, В. И. Матвееву)
|
Срок посева |
Пшеница (Новосибирская 67) |
Ячмень (Обской) |
||
|
без удобрений |
на фоне N60P60K60 |
без удобрений |
на фоне N60P60K60 |
|
|
11- 14 мая |
|
|
|
|
|
22,6 |
28,3 |
38,8 |
42,8 |
|
|
20- 22 мая |
18,4 |
22,0 |
31,3 |
36,8 |
|
28- 31 мая |
8,7 |
11,1 |
11,3 |
17,4 |
|
НСР05 |
0,95 |
1,38 |
0,83 |
1,18 |
Предрасположенность подземных (вторичные корни) и надземных (стебель) органов к возбудителям фузариозно-гельминтоспориозных заболеваний не совпадала: по мере перехода от ранних к поздним срокам посева предрасположенность корней возрастала, а стебля - оставалась без изменения или, наоборот, снижалась, особенно в отношении видов рода Fusarium.
Полученные результаты согласуются с теоретической концепцией С.И. Радченко о различных температурных градиентах, необходимых для роста и развития подземных и надземных органов. Корневая система интенсивнее растет и развивается при пониженных температурах. Поэтому обеспеченность растений корнями на ранних и средних сроках посева возрастает, а на позднем снижается в среднем на 21,7 %.
Следовательно, температурный оптимум, необходимый для максимального роста корней при ранних и средних сроках посева и для меньшей предрасположенности их к возбудителям, совпадает.
Отсутствие четкой зависимости между предрасположенностью к возбудителям болезней основания стебля и разными сроками посева ярового ячменя может быть связано с особенностями его кущении, Оно возрастает по мере перехода от ранних к более поздним срокам посева по сорту Омский 13709 с 1,77 до 2,10, а по Красноярскому I - с 1,24 до 1,85. Вследствие повышенного кущения растений при поздних сроках посева основание стебля бывает прикрыто мощным слоем листьев и побегов, защищающих его от заражения возбудителями болезни. Эти данные подтверждают, что уровни температур, способствующие максимальному развитию корневой системы и надземных органов, могут не совпадать.
Урожайность зерна в расчете на 14%-ю влажность по ранним cpокам сева составляла 18,4 и 21,2 ц/га. Это выше по сорту Омский 13709 на 4,7-11,2 ц/га, а по сорту Красноярский 1 на 5,0-11,2 ц/га, чем соответственно по среднему и позднему срокам посева (табл. 9.1.5).
Таблица 9.1.5 Влияние сроков посева на зараженность вегетативных органов
возбудителями фузариозно-гельминтоспориозных заболеваний (%) и урожайность зерна
|
Сорт и срок посева |
Bipolaris sorokiniana |
Виды рода Fusarium |
Урожай ность зерна, ц/1 а |
||
|
вторичные корни |
основание стебля |
вторичные корни |
основание стебля |
||
|
Омский 13709 |
|
|
|
|
|
|
ранний |
54,0 |
92,0 |
20,0 |
39,0 |
18,4 |
|
средний |
56,0 |
91,0 |
25,0 |
28,0 |
13,2 |
|
поздний |
88,0 |
81,0 |
39,0 |
27,0 |
6,7 |
|
Красноярский 1 |
|
|
|
|
|
|
ранний |
38,0 |
83,0 |
18,0 |
36,0 |
21,2 J |
|
средний |
28,0 |
89,0 |
22,0 |
30,0 |
167 |
|
поздний |
74,0 |
92,0 |
32,0 |
20,0 |
10,0 |
|
НСР05 |
|
|
|
|
6,1 |
|
|
|
|
|
|
|
Эффективность сроков посева ячменя для оздоровлении его от корневых f лей была проверена на Майминском государственном сортоучастке Алтайо края. Посев проведен 28 апреля, 8 и 18 мая. Растений, больных обыкновенной корневой гнилью, оказалось на ранних посевах 19,8, на средних - 25,6, на поздних 28,7 %. Урожайность зерна получена: при раннем посеве 37,0 ц/га, а при средне- позднем только 23,8-24,1 ц/га, или ниже на 12,9-13,2 ц.
Корреляционный анализ показал, что между развитием фузариозно-гельминтоспориозных корневых гнилей и урожаем зерна при разных сроках посева существует обратная средняя и тесная зависимость: чем ниже развитие болезней, тем выше урожай зерна, и наоборот:
г= -- 0,582 ±0,170 = 0,877 ± 0,073.
Существенность корреляции была достоверна по годам с вероятностью 95-99 %. Причем эта зависимость более тесной оказалась в первую половину вегетации, что свидетельствует о значении в эпифитотиологии болезни экологических условий в первоначальный период. Семена ранних сроков посева формируются как правило менее зараженными (в 1,5-2 раза) повторно возбудителями корневых гниделей, чем поздних посевов.
В последние годы (1991—1998) развиты представления о достоинствах ранних сроков посева яровой пшеницы. Ранние сроки посева при физической спелости почвы в сочетании с протравливанием семян системными препаратами нового поколения (витавакс 200 ФФ фирмы Юнироял США, суми 8 фирмы Сумитомо Кэмикал Япония и др.) против возбудителей фузариозно-гельминтоспориозных гнилей и плесневения семян, повышенной на 10-15 % нормой высева против внутристебельних вредителей, а также оптимальной глубиной посева обеспечивают повышение озерненности колоса на 25-40 %. Поздние посевы попадают в условия высоких температур длинного дня, в результате чего реализация этого элемента структуры урожая резко сокращается.
Определение возможного уровня урожайности в зависимости от влагообеспеченности проводят следующим образом. Например, запас влаги в метровом слое почвы на начало посева яровой пшеницы составляет 150 мм.
Таблица 9.1.6 Количество осадков, выпадающих в июне и июле по зонам Новосибирской области
|
Зона |
Осадков, мм* |
Дата перехода температур выш<> |
||||
|
июнь |
июль |
сумма |
5 °С |
10 "С |
||
|
Южная тайга |
50—55 |
65—70 |
|
115—125 |
29,04 |
19,0ft |
|
и подтай га |
|
|
|
|
|
|
|
Северная |
45—50 |
55—65 |
|
100—115 |
28,04 |
17,06 |
|
лесостепь |
|
|
|
|
|
|
|
Центральная |
40 |
55 |
|
95 |
27,04 |
16,0ft |
|
лесостепь |
|
|
|
|
|
|
|
Южная лесо |
37—40 |
50—55 |
|
90—95 |
26,04 |
13,0ft |
|
степь |
|
|
|
|
|
|
|
Лесостепь |
45 |
55—65 |
|
100—110 |
28,04 |
15,0В |
|
Приобья |
|
|
|
|
|
|
|
Степь |
33 |
47 |
|
80 |
24,04 |
11,0ft |
|
Боровые терра |
45 |
57 |
|
102 |
27,04 |
12,06 |
|
сы и пойма Оби |
|
|
|
|
|
|
* Осадки переводятся в т воды/га путем умножения количества осадиi» 4 мм на 10.
Средние многолетние данные по сумме осадков за июнь, июль 100 мм, следовательно, ожидаемое количество влаги составит 250 мм. Средний коэффициент водопотребления для яровой пшеницы равен примерно 120 мм на каждые 10 ц/га урожая зерна. Тем самым возможный уровень урожайности составит: 250 мм: 120 мм = 20,8 ц/га (или 2,1 т/га).
При этом урожайность будет формироваться преимущественно за счет зимних запасов влаги. Это свидетельствует о преимуществе в данном случае ранних сроков посева, которые лучше используют зимне-осенний запас влаги в почве. И наоборот, при исходных запасах влаги в почве 70 мм и выпадении в летний период 100-110 мм осадков целесообразно ориентироваться на летний максимум осадков, и посев яровой пшеницы оттянуть до 25-27 мая.
Преимущества поздних сроков посева состоят в следующем:
- возможность влагообеспечения растений в критическую фй водопотребления за счет летних (июльских) осадков;
- возможность снижения засоренности посевов, особенно ош к) том, благодаря провокации его прорастания и удлинения период;! ДД| предпосевной обработки почвы;
- уход растений от массовой яйцекладки бабочек серой зерпомнН совки благодаря нарушению синхронности фаз развития пшенипы и вредителя, сложившихся в процессе эволюции.
К числу недостатков поздних сроков посева относятся:
- пересыхание и чрезмерная рыхлость семенного ложа к момент посева, которые не позволяют создать оптимальные параметры для формирования густоты всходов. Возникает опасность возникновении "вялого" плесневения семян, в результате чего зародыш семени погибает. При этом чем дольше семена остаются в почве с недостаточной влажностью, тем ниже их полевая всхожесть. Для снижения риска возникновения плесневения семян их следует протравливать перед посевом: при ранних сроках посева системными, а при поздних-контактными препаратами или обрабатывать биопрепаратами типа ризоплана,
- затягивание сроков созревания и уборки на период осеннего понижения температур и выпадения осадков, которые сопряжены со снижением качества зерна (уменьшением содержания белка, клейковины, получением семян с физиологически недозрелым зародышем). Если налив и созревание яровой пшеницы проходят в осенний период при температуре ниже оптимальной (20-21 °С), а особенно ниже 15- 16) С при иысокой влажности почвы и воздуха, то зародыш семени остается в физиологически недозрелом состоянии. Он слабо дифференцируется на зародышевые органы, которые к тому же ослаблены. Зерновка меньше содержит белка и больше углеводов. Колеоптиле и зародышевый побег обладают пониженной способностью пробиваться на поверхность почвы, а следовательно, преодолевать глубокий, уп- лотненный слой почвы.
Засоренность посевов служит одним из весомых критериев переноса сроков посева яровой пшеницы на более поздние. Для этого следует знать особенности биоэкологии сорняков, способности их прорастать в ранневесенний период, а также их видовой состав (табл. 9.1.7).
Таблица 9.1.7 Распространенность основных видов сорняков по зонам
Новосибирской области (по П. Л. Гончарову, А. Н. Власенко и другим)
|
Сорняки |
Распространенность по зонам* |
Температура прорастания, °С |
||
|
тайги и под- тайги |
лесостепи |
степи |
||
|
Малолетние |
|
|
|
|
|
рянние яровые: |
|
|
|
|
|
овсюг обыкновенный |
+ |
++ |
++ |
8-10, opt. 18-25 |
|
гречишка развесистая |
++ |
+ |
+ |
8-10, opt. 14-17 |
|
гречиха татарская |
|
++ |
++ |
8-10 |
|
марь белая |
++ |
++ |
+ |
8-10 |
|
горчица полевая |
++ |
++ |
+ |
8-10, opt. 18 |
|
поздние яровые: |
|
|
|
|
|
щетинник зеленый |
+ |
+++ |
+++ |
15-18, opt. 20-23 |
|
куриное просо |
+++ |
++ |
+ |
12-20 |
|
иурай |
|
+ |
+++ |
18-20 |
|
щирица колосистая |
++ |
++ |
+ |
12-18, opt. 20-26 |
|
пикульник (жабрей) |
++ |
+ |
+ |
- |
|
Многолетние |
|
|
|
|
|
корнеотпрысковые: |
|
|
|
|
|
осот розовый (бодяк) |
+++ |
++ |
+ |
11-13 |
|
осот желтый (полевой) |
+ |
+++ |
++ |
|
|
молокан татарский |
|
+ |
++ |
|
|
вьюнок полевой |
+ |
++ |
|
|
|
хвощ полевой |
++ |
++ |
|
|
|
корневищевые: |
|
|
|
|
|
пырей ползучий |
+ |
+ |
|
|
|
» |
|
|
|
|
* Распространенность: +++ сильная, ++ средняя, + слабая.
Сообщество малолетних и поздних яровых, а также многолетних сорняков изменяется по зонам. В предпосевной период проводится провокация прорастания семян сорняков, преимущественно ранних яровых - овсюга обыкновенного, гречихи татарской, мари белой и других, которые прорастают при прогревании почвы до 8-10 °С на глубине 0-5 см. Сорняки прорастают при температуре более высокой, чем минимальная температура для прорастания зерновых культур (3-5 °С). Это свидетельствует о возможности прорастания семян, формирования всходов зерновых культур в отсутствии всходов сорняков при оптимально ранних сроках посева, особенно при создании условий дли стартового ритма ростовых процессов: использовании семян с высокой энергией прорастания, прогретых, протравленных, заделанных на оптимальную глубину и при внесение P2O5 в норме 20-30 д. в./га в рядки. При повышении температуры до 10-15 °С при поздних сроках посева прорастают не только ранние, но и поздние яровые сорняки, которые могут быть уничтожены предпосевной oбработкой почвы: боронованием, культивацией.
В условиях лесостепи Западной Сибири на засоренных малолетними сорняками полях до средины мая появляется 8-20 % всходов сорняков, в конце мая - начале июня — 25-69 % от общего их количества. Поэтому снижение засоренности посевов в системе предпосевной подготовки почвы реально только для пропашных и поздних яровых культур: картофеля, кукурузы, подсолнечника, сахарной свеклы, проса, гречихи. Что касается хлебных злаков и зернобобовых, то лучший способ борьбы с сорняками в их посевах с помощью срока посева - создание конкурентоспособных растений с оптимальной густотой стеблестоя и стартовым ритмом ростовых процессов.
Сроки посева в значительной мере определяют фитосанитарное состояние по головневым заболеваниям, фузариозу гречихи, корнееду сахарной свеклы, фузариозу кормовых бобов и др. По данным С. М. Тупеневича, развитие фузариозов на зерновых культурах в значительной мере зависит от сроков посева.
Влияние сроков сева заметно проявляется и на развитии листо-стеблевых инфекций. В Казахстане и на Дальнем Востоке, например, в большей степени поражаются бурой и стеблевой ржавчиной культуры с поздними сроками сева и позднеспелые сорта [6]. Аналогичные данные приводит Э. Э. Гешеле (табл. 9.1.8).
Сроки посева имеют существенное значение в ограничении развития мучнистой росы ячменя,септориоза яровой пшеницы, аскохитоза гороха.
Таблица 9.1.8 Поражаемость яровой пшеницы бурой ржавчиной в зависимости
от сроков посева (Э.Э. Гешеле)
|
Срок посева |
Поражаемость в молочную спелость, % |
|
30 апреля |
38 |
|
6 мая |
61 |
|
11 мая |
72 |
|
20 мая |
95 |
|
30 мая |
100 |
Маневрирование сроками посева с целью ограничения трансмиссивных инфекций позволяет миновать период активной деятельности переносчиков возбудителей вирусных инфекций с минимаотными потерями. Биологическая эффективность этого приема достигает 100% .
Таблица 9.1.9 Влияние сроков посева озимой пшеницы на пораженность растении вирусом полосатой мозаики пшеницы (по И. В. Панарину)
|
Срок посева |
Дата посева |
Количество пораженных растений, % |
Урожайность зерна, ц/гл |
|
Сверхранний |
1.VIII |
100 |
17,5 |
|
|
15.VIII |
98,0 |
20,1 |
|
|
1.IX |
69,9 |
30,0 |
|
Ранний |
15. IX |
32,7 |
38,4 |
|
Оптимальный |
5.X |
0,6 |
44,7 |
|
|
20.X |
0 |
36,5 |
|
Поздний |
10.XI |
0 |
22,8 |
Яровые зерновые культуры (пшеница, ячмень, овес, кукуруза, рис) наоборот, сильнее поражаются вирусными болезнями при поздних сроках посева. Исключение составляет закукливание овса в Западной Сибири, которое сильнее развивается при ранних сроках. Это связано с тем, что массовый лет темных цикадок - переносчиков вируса - совпадает с появлением всходов ранних посевов, которые они и заселяют. Более поздние остаются здоровыми. Сверхпоздние посевы также поражаются закукливанием, так как на них мигрируют цикадки первого летнего поколения.
Таким образом, оптимальные сроки сева являются чрезвычайно важным приемом, ограничивающим развитие всех экологических групп вредных организмов. Оптимизация этого приема производится в соответсвии с биологическими особенностями сельскохозяйственных культур и зон их возделывания, а также биоэкологии вредных организмов, особенно механизма передачи возбудителей.
В результате изучения главы 9
Магистрант должен знать:
- механизм действия сроков посева на оптимизацию фитосанитарного состояния посевов;
- условия, при которых оптимальными сроками посева зерновых в Сибири являются ранние (при физической спелости почвы) и поздние (календарно после 25 мая);
- особенности влияния сроков посева на вредных организмов различной биоэкологии.
Магистрант должен уметь:
- использовать сроки посева для оптимизации фитосанитарного со- стояния посевов по биоэкологическим группам вредных организмов;
- разработать дополнительный комплекс агротехнических приемов для повышения эффективности сроков посева.
1) Какие существуют критерии для определения оптимальных сроков посева сельскохозяйственных культур?
2) Как влияют сроки посева на развитие почвенных вредных оргя низмов?
3) Изменяется ли фитосанитарное состояние по наземно-воздушным вредным организмам при разных сроках посева и чем это объяснить?
4) Влияют ли и почему сроки посева на развитие трансмиссивных инфекций?
5) Каков механизм действия сроков посева на фитосанитарное оостояние посевов?
6) Как определяются оптимальные сроки посева яровой пшеницы по зонам Восточного КАзахстана?
7) Какие достоинства и недостатки ранних и поздних сроков тпосева зерновых в Сибири?
ГЛАВА 10. ВЛИЯНИЕ НОРМ ВЫСЕВА НА РАЗВИТИЕ
ВРЕДНЫХ ОРГАНИЗМОВ
Норма высева определяет площадь питания каждого растения. Под плошадью питания понимают определенную часть поля с соответствующей ей толщей почвы и объемом воздуха, которые в посеве или насаждении приходятся на одно растение. Площадь питания - величина, обратная густоте стояния растений: чем меньше площадь питания, тем больше густота растений. С агрономической точки зрения оптимальная площадь питания обеспечивает получение с гектара максимальный урожай основной продукции любой культуры (например, зерна) при высоком качестве и наименьших затратах труда и материальных средств.
Мировой опыт растениеводства показывает, что густота стояния растений - одно из важнейших условий оптимального использования ресурсов, получения высокого урожая и его качества.
Различные сельскохозяйственные культуры возделываются при разной густоте и способах посева (табл. 10.1).
10.1. Густота и способы посева сельскохозяйственных культур
(по Н. А. Майсуряну и др.)
|
(руипа культур |
Норма посева, |
Площадь |
Способы посева |
|
|
млн. всхожих |
одного |
(ширина междуря |
|
|
семян/га |
растения, см2 |
дий), см |
|
Лен прядильный |
25-30 |
3,3-4 |
Узкорядный (7-8) |
|
(долгунец) |
|
|
|
|
Пшеница, рожь, |
4-7 |
15-25 |
Обычный рядовой (15) |
|
ячмень, овес |
|
|
|
|
Просо, гречиха |
2,5-4,0 |
25-40 |
Широкорядный (45) |
|
Бобы, соя |
0,3-0,5 |
200-300 |
Широкорядный (45-60) |
|
Сахарная свекла |
0,1—0,15 |
650—1000 |
Широкорядный (45-60) |
|
Картофель |
0,04-0,06 |
1650-2500 |
Широкорядный (60-70) |
В густом травостое создается повышенная затененность, увеличивается скорость роста растений сельскохозяйственных культур.
В густом травостое изменяются:
- восприимчивость растений к вредным организмам, вызванная затенённостью, меньшим загрубением тканей, темпом ростовых процессов;
- условия для реализации механизма передачи вредных организмов, а также конкурентоспособность, особенно к сорным растениям. Эти процессы по-разному проявляются в отношении различных экологических групп вредных организмов.
При рассмотрении влияния нормы высева на развитие почвенных вредных организмов важно различать два периода в онтогенезе сельскохозяйственных культур: первый - прорастания семян и формирования всходов - и второй - нарастания биомассы. В первый период повышенная норма высева облегчает проросткам выход на поверхность почвы, преодоление сопротивления плотных слоев почвы, а во второй - рассредоточенное стояние растений исключает их взаимное угнетение, затрудняет распространение возбудителей инфекций от одного растения к другому. Каждое растение в отдельности лучше обеспечивается элементами питания, водой, светом.
Поражение растении возбудителями корне-клубневых инфекций практически не меняется при изменении нормы высева в пределах оптимальной густоты стеблестои и насаждения: эти изменения находятся на уровне варьирования ПВ. Например, при изменении нормы высева озимой пшеницы в Нечерноземной зоне России с 3 до 8 млн всхожих зерен/га, существенное увеличение развития офиоболеза отмечается только при сравнении разреженных (3 млн) и загущенных (8 млн) посевов. В пределах варьирования оптимальной нормы высева (4-6 млн. всхожих зерен/га) развитие болезни практически не различается.
Развитие корневых гнилей яровых хлебных злаков (пшеницы, ячменя) такжп несколько возрастает при повышении нормы высева в предгорных и лесостепны» районах Западной Сибири до 7 млн всхожих зерен/га (загущенный посев), в то время как в пределах оптимальной нормы (4,5-6 млн всхожих зерен/га) существенных различий в поражении растений фузариозно-гельминтоспориозными корневыми гнилями не отмечается [32].
По данным 3. А. Пожар, развитие корнееда сахарной свеклы усиливается при кучном расположении семян в рядке, например, 5 клубочков в гнездо по сравнению с 1-3. На полях хлопчатника, сильно зараженных возбудителем вилта, густоту стояния растений увеличивают на 15-20 % по сравнению с незараженными. По зарубежным данным, увеличение густоты хпопчатника целесообразно до 500 тыс./га, при которой резко снижается поражение растении вилтом и возрастает урожайность хлопка.
Развитие наземно-воздушных, или листо-стеблевых, вредных организмов имеет тенденцию снижения на оптимальных и загущенных посевах, чем разреженных. Это положение было экспериментально подтверждено Ф. П. Шевченко еще в начале 60-х годов (табл. 10.2).
На изреженных посевах формируются более мощные восприимчивые растения, вегетация которых затягивается, способствуя поражению их листо-стеблевыми инфекциями (ржавчиной, мучнистой росой, септориозом). Такие посевы лучше прогреваются, привлекая насекомых: внутристеблевых вредителей, цикадок, пьявицу, которые предпочитают откладывать яйца именно на такие посевы. Поврежденность кукурузы шведской мухой составляла на изреженных посевах 29,4-34,3 %, на оптимальных — 7,1 - 12,3%, или в 3-4 раза меньше.
Таблица 10.2 Развитие бурой ржавчины в зависимости от нормы высева яровой пшеницы (по Ф. П. Шевченко)
|
|
Поражено растений (%) при высеве семян на 1 м2 |
||
|
Сорт |
350 |
500 |
650 |
|
Альбидум |
54 |
39 |
29 |
|
Мильтурум |
54 |
12 |
7 |
В современных агроэкосистемах сельскохозяйственных культур, как и 30-40 лет назад в Западной Сибири, преобладают разреженные посевы, доля которых достигает 60 %. Это приводит к резкому снижению урожайности зерновых культур, картофеля и другой сельскохозяйственной продукции. На изреженных посевах возрастают поврежденность стеблей внутристеблевыми вредителями и поражения корневыми гнилями, коррелятивно связанными с фитофагами. Особенно резко ухудшается фитосанитарная ситуация посевов по сорнякам [32].
По данным Ялтушковской опытной станции, пораженность сахарной свеклы ложной мучнистой росой составляла: при 100 тыс. растений/га - 12%, при 40 тыс.- 42%, вызывая необходимость применения фунгицидов [3].
Установлена также определенная зависимость развития трансмиссивных инфекций от густоты насаждения посевов. Изреженные посевы озимой пшеницы, например, с неодновременно появляющимися всходами сильнее поражаются вирусными болезнями. Осенью и весной они лучше прогреваются, на них концентрируются насекомые - нереносчики вирусов, численность которых здесь выше в 10 раз. При снижении норм высева овса с 1,6 до 0,8 ц/га возрастала численность цикадок на разреженных посевах с 38 до 51 на 1 м2, а закукливание - с 26 до 40 %. Урожайность зерна снижалась на 2,7 ц/га.
Распространение тлей на люпине также зависит от способов посева. Максимальная их численность отмечена на широкорядном посеве, меньше - на сплошном рядовом (наименьшая - на смешанном, на посеве люпино-злаковых смесей). Наибольшая пораженность люпина узколистного была на широкорядном посеве, наименьшая - при сплошном рядовом (в чистом виде и в смеси с овсом).
Приведенные данные свидетельствуют, что густота стояния растений, регулируемая нормой высева, значительно влияет на развитие болезней различной биоэкологии: оптимальная норма высева сопровождается более мощным развитием корневой системы, оздоравливает посевы от почвенных (или корневых) инфекций. Формирующаяся на таких посевах биомасса надземных органов в большей мере устойчива к листо-стеблевым инфекциям, а также способствует меньшему заселению посевов насекомыми, в том числе переносчиками вирусных инфекций, ограничивая их распространение. На загущенных и изреженных посевах отмечаются противоположные тенденции в развитии этих групп инфекций.
Преобладающая на современном этапе тенденция к изреживанию посевов сельскохозяйственных культур является одним из ведущих факторов ухудшения фитосанитарного состояния посевов по всем экологическим группам вредных организмов, особенно по сорнякам. Это приводит к массовому применению пестицидов на изреженных посевах при снижении их окупаемости. В конечном итоге изреженность посевов служит одной из главных причин низкой урожайности сельскохозяйственных культур, так как доля вклада густоты продуктивного стеблестоя (насаждения) в общую урожайность сельскохозяйственной продукции составляет примерно 50 %. Одновременно оптимальные по густоте посевы стабилизируют и оптимизируют общее фитосанитарное состояние агроэкосистем. Они служат основой для рентабельного применения пестицидов против сорняков, фитофагов и листо-стеблевых инфекций.
В разных почвенно-климатических зонах научными учреждениями установлены оптимальные нормы высева по каждой сельскохозяйственной культуре с определенным диапазоном их варьирования в зависимости от сорта, гидротермических и агротехнических условий. Покажем это на примере яровой пшеницы, норма высева которой в Западной Сибири изменяется по зонам: в степной зоне — 3,0-4,0 млн всхожих зерен/га, в лесостепной — 4,5-6,0; в подтаежной — 6,0-6,5 млн всхожих зерен/га. При расчете нормы высева используют формулу:
Н, кг/га = г-М/В, где
Н - норма высева семян, кг/га;
г -— число всхожих зерен/м2
М — масса 1000 зерен, г;
В — всхожесть семян, %.
Сначала устанавливают базовую норму высева по формуле, а затем корректируют её в зависимости от условий. Например, в качестве базовой нормы высева яровой пшеницы в лесостепи Западной Сибири принимают 4,5 млн всхожих зерен/га, а затем ее корректируют следующим образом:
- при запасе продуктивной влаги в метровом слое почвы более 100 мм норму высева увеличивают на 10-15 %, а при запасе влаги менее 70 мм - уменьшают на ту же величину;
- при засоренности посевов и планируемом бороновании всходов или постоянной вредоносности внутристеблевых вредителей и проволочников норму высева увеличивают на 10-15%, а в случае посева по пару, хорошо обеспеченному питательными веществами и влагой, чистому от сорняков и численности почвенных вредных организмов ниже ПВ - норму высева снижают на ту же величину;
- при ранних сроках посева норму высева увеличивают на 10- 15% для защиты преимущественно от внутристеблевых вредителей.
После расчета нормы высева проводится регулировка высевающих аппаратов посевных агрегатов на точность и равномерность высева семян в рядках. Различия высева отдельными высевающими аппаратами не должны превышать более 10 %. Эта работа проводится в стационарных условиях и корректируется - в полевых.
Оптимальная норма высева семян более надежно обеспечивает получение стабильно высококачественного урожая зерна яровой пшеницы в степной зоне Западной Сибири порядка 12-20 ц/га, а в лесостепи — 21-30 ц/га. Одновременно существенно оптимизируется фитосанитарное состояние посевов по следующему распространенному и вредоносному сообществу вредных организмов: внутристебле- вым вредителям, пьявице, цикадкам, листо-стеблевым инфекциям, малолетним сорнякам при значительном уменьшении затрат на применение пестицидов. Качество зерна и рентабельность его производства возрастают.
В результате изучения главы 10
Магистрант должен знать:
- влияние норм высева на фитосанитарное состояние посевов;
- закономерности изменения фитосанитарного состояния посевов по различным биоэкологическим группам вредных организмов при разных нормах высева.
Магистран должен уметь:
- предвидеть изменение численности и вредоносности различных био экологических групп вредных организмов при разных нормах высева;
- рассчитать оптимальную норму высева на примере яровой пшеницы по зонам Западной Сибири;
- оптимизировать фитосанитарное состояние по болезням, вредителям и сорнякам с помощью нормы высева сельскохозяйственной культуры.
1. Как изменяется норма высева различных сельскохозяйственных культур?
2) Как изменяется фитосанитарное состояние посевов по почвенным вредным организмам при разных нормах высева?
3) Изменяется ли развитие листо-стеблевых инфекций при разных нормах высева?
4) Какое влияние оказывают нормы высева на вредоносность фитофагов?
5) Как изменяется развитие и размножение сорняков при разных нормах высева?
6) Чем опасны изреженные и загущенные посевы?
7) Как рассчитать оптимальную норму высева на примере яровой пшеницы?
ГЛАВА 11. ГЛУБИНА ПОСЕВА И СОЗДАНИЕ
ЭФФЕКТИВНОГО ЛОЖА ДЛЯ СЕМЯН
Глубина посева представляет собою важнейший прием обеспечения высокой (приближенной к лабораторной) полевой всхожести семян, создания присущего сорту начального (стартового) ритма ростовых процессов и темпов дифференциации конуса нарастания, получения здоровых конкурентоспособных равномерных, дружных всходов.
Различные сельскохозяйственные культуры в зависимости от биологических особенностей по-разному реагируют на глубину посева семян. В естественных экосистемах осыпающиеся семена прорастают преимущественно с поверхности почвы, находясь под защитой мульчирующего слоя растительных остатков и верхнего биогенного слоя почвы. В агроэкосистемах поверхностный слой почвы пересыхает, и человек взял на себя обязанность создания эффективного ложа для семян. При создании эффективного ложа учитываются потребности семян для прорастания на глубине их посева. К их числу относятся - оптимальная влажность, температура, питательные вещества, доступ кислорода, биологическая способность проростков укореняться и преодолевать верхний слой почвы для выноса конуса нарастания зародышевого побега (точки роста) на ее поверхность.
Глубина посева семян изменяется по культурам и зонам. Крупно- семянные культуры высевают глубже, а мелкосемянные - мельче. Например, семена кукурузы заделывают на 8-10 см (до 12), а редиса — на 1,5-2 см. Семена ячменя на тяжелых суглинистых почвах высевают на глубину 3-4 см, на легких супесчаных — на 5-6, а в засушливых районах на супесчаных почвах — до 8 см.
У двудольных растений глубина заделки семян различается в зависимости от строения листьев и их начального развития. По этому признаку бобовые делят на три группы: первая - растения с перистыми листьями (горох, чечевица, чина, нут, бобы), вторая - растения с тройчатыми листьями (фасоль, соя) и третья - растения с пальчатыми листьями (люпин). Эти три группы отличаются по характеру начального роста, что обусловливает глубину их посева.
Растения первой группы вначале растут за счет надсемядольного колена (эпикотиля) и поэтому не выносят семядолей на поверхность почвы. Они допускают более глубокую заделку семян: 4-5 см на тяжелых суглинистых почвах и 5-8 см на легких супесчаных, в засушливых условиях. Обычно затем проводят боронование всходов до и после их появления.
Растения второй и третьей групп растут вначале благодаря растягиванию подсемядольного колена (гипокотиля) и выносят на поверхность семядоли. Они требуют мелкой заделки семян (3-5 см). Обычно их до всходов не боронуют. После всходов их боронуют лишь легкими боронами.
В последние два десятилетия на примере однодольных злаковых культур (пшеница, ячмень рожь, рис) показано, что глубина посева в значительной мере зависит от сортовых особенностей семян. Биологическим критерием предельной оптимальной глубины посева сорта служит средняя длина колеоптиле - органа, ответственного за выход проростка на поверхность почвы. По данным R. Е. Allan и О. A. Vogel длина колеоптиле у мягкой пшеницы является полигенным признаком и 10 хромосом несут гены, ответственные за нормальное развитие колеоптиле. Коэффициент наследования этого признака составляет у сортов мягкой пшеницы 82,1 %. Е. П.Алешин и Н. В. Воробьев установили жизненно важную физиологическую роль колеоптиле риса при прорастании семян в условиях затопления. При остром дефиците кислорода колеоптиле участвует в процессах мобилизации запасных веществ эндосперма семени на рост и развитие проростка. При переходе колеоптиле в фазу старения, когда его функции угасают, наблюдаются существенные нарушения в углеводном обмене и происходит массовая гибель семян.
В результате исследования 210 сортообразцов ВИР Ю.С.Ларионовым, В. А. Чулкиной и др. выяснено, что сорта зерновых культур различаются по длине колеоптиле и их можно по этому признаку разделить на три группы:
- короткоколеоптильные — средняя длина колеоптиле до 4 см;
- среднеколеоптильные — средняя длина калеоптиле до 5 см;
- длинноколеоптильные — средняя длина колеоптиле 6 см и более.
В отличие от яровой пшеницы и ячменя, у овса и озимой ржи пока не удалось обнаружить форм с коротким колеоптиле.
Условия внешней среды и технология возделывания оказывают определенное влияние на изменение длины колеоптиле, фенотипическая изменчивость которого оказалась значительной, составляя 16-22 %. Это иногда приводит к сдвигу средней длины колеоптиле по сорту в целом. Величину фенотипической изменчивости колеоптиле у сортов целесообразно контролировать по годам и после протравли вания семян системными препаратами. Некоторые из них - типа байтана универсала - существенно уменьшают длину колеоптиле, требуя корректировки глубины посева и соответствующей глубины предпосевной подготовки почвы. Однако, несмотря на фенотипическую изменчивость длины колеоптиле, различия между сортами по этому признаку сохраняются, что служит основанием для его использования в качестве оптимального показателя предельной глубины заделки семян.
Скорость продвижения проростка к поверхности почвы под покровом колеоптиле зависит от темпа его роста, который выше у длинноколеоптильных сортов. Так, длинноколеоптильный сорт яровой пшеницы Скала имел темп роста 1,0-2,0 см в сутки и всходил с глубины 3-4 см на 1-2, а с глубины 6-10 см - на 3-4 дня раньше, чем сорта со средним и коротким колеоптиле: Лютесценс 758, Новосибирская 67 и Харьковская 46. Различия в прохождении фенофаз по сортам сохраняются до конца вегетации.
У сортов проявляется четкая реакция на разный уровень глубины заделки семян прежде всего по их полевой всхожести. С увеличением глубины заделки семян от 4 до 10 см в большей мере снижается полевая всхожесть средне-, а особенно короткоколеоптильных сортов по сравнению с длинноколеоптильными. Коротко* и среднеколеоптильные обеспечивают максимальную полевую всхожесть в северной лесостепи Приобья при заделке на глубине 3-4 см, в Кулундинской степи - не глубже 4-6. Углубление посева в первом случае до 6, а во втором - до 8 см приводит к снижению полевой всхожести на 5-10 % и более. Вследствие этого густота всходов, например, среднеколеоптильных сортов максимальной бывает при заделке семян в пределах 4 см и резко уменьшается в случаях 6, а особенно 8 см и глубже.
Длинноколеоптильные сорта, например, Скала имеют одинаковую полевую всхожесть семян при заделке не глубже 5-6 см. Районированные в Западной Сибири среднеколеоптильные сорта ячменя Омский 13709 и Винер обеспечивают максимальную полевую всхожесть семян при заделке не глубже 3-5 см. Причем между показателями полевой всхожести семян и интенсивностью развития корневой гнили проявляется обратная зависимость: чем выше полевая всхожесть семян, тем ниже заболеваемость растений корневыми гнилями, и наоборот.
Степень этой зависимости изменяется по сортам и годам. Наиболее тесная связь отмечена в северной лесостепи Приобья по сорту Лютесценс 758: коэффициент корреляции составлял -0,905 ± 0,246 Ф-0,984 ± 0,102 и был доказан с вероятностью 95 %. Полевая всхожесть семян снижается при передаче возбудителей через семена в большей мере, чем через почву, а особенно через семена и почву. Вот почему опасно заделывать семена глубже биологически допустимого уровня на почвах, сильно заселенных возбудителями корневой гнили, а также при вынужденном использовании для посева инфицированных семян (табл. 11.1).
Таблица 11.1 Изменение полевой всхожести семян ячменя при разной степени заражения гельминтоспориозной инфекцией, %
|
Степень заражения семян |
Глубина заделки семян |
|
|
4 см |
8 см |
|
|
Слабая |
-10,1 |
-21,1 |
|
Средняя и сильная |
-18,5 |
-35,1 |
|
Здоровые (контроль) |
100 |
-10,1 |
На посевах с глубокой заделкой семян растения в большей мере поражаются корневыми гнилями на протяжении всего вегетационно го периода. Самой высокой восприимчивостью к возбудителям болезни отличается эпикотиль. При этом отмечено: чем больше глубина заделки семян, тем длиннее эпикотиль и интенсивнее его заражение.
При заделке семян среднеколеоптильных сортов на 2 см длина эпикотиля не превышала 0,5 см; при глубине посева 4 см— 1,5-2, при 6 см—3-4, при 8-10 см она достигала 5-6 см. Относительно высокая устойчивость к болезни сохраняется у короткоколе- оптильных сортов при заделке семян на 2-4 см, среднеколеоптиль- ных - не глубже 5, а длинноколеоптильных - 6 см (табл. 11.2).
Посев семян сортов глубже средней длины колеоптиле обеспечивает более достоверные различия в восприимчивости к фузариозно- гельминоспориозным корневым гнилям, чем при заделке на глубину, равную средней длине колеоптиле. Это связано с искусственным нарушением ростовых процессов, прежде всего колеоптиле - органа, ответственного за выход проростка на поверхность почвы.
Таблица 11.2 Устойчивость сортов к корневым гнилям при разной глубине заделки семян (по Ю.С. Ларионову, В.А. Чулкиной)
|
Сорт |
Характеристика длины колеоптиле |
Развитие заболеваний, % |
Урожайность, ц/га |
|
Глубина заделки семян 4-5 см |
|||
|
Харьковская 46 |
Короткий |
31.3 |
26.5 |
|
Лютесценс 758 |
Средний |
27.6 |
38.1 |
|
Скала |
Длинный |
24.2 |
36.6 |
|
НСР05 |
|
3.4 |
4.55 |
|
Глубина заделки семян 6-7 см |
|||
|
Харьковская 46 |
Короткий |
39.4 |
16.9 |
|
Лютесценс 758 |
Средний |
36.5 |
30.1 |
|
Скала |
Длинный |
28.1 |
30.8 |
|
НСР05 |
|
2.5 |
3.10 |
|
Глубина заделки семян 9-10 см |
|||
|
Харьковская 46 |
Короткий |
50.9 |
8.9 |
|
Лютесценс 758 |
Средний |
40.1 |
18.4 |
|
Скала |
Длинный |
34.8 |
21.4 |
|
НСР05 |
|
3.7 |
2.9 |
Скорость роста колеоптиле до генетически обусловленной его величины была у изученных нами сортов нормальной — 0,8-1,3 см за сутки с момента наклевывания семян. В дальнейшем темп роста органа резко снижался и составлял 0,5-0,8 см в сутки, а затем и совсем прекращался. Вследствие этого при глубокой заделке семян проросток вынужден пробивать оставшийся слой почвы непосредственно первым листом, что приводило к его ослаблению и усилению развития корневых гнилей. Корневые гнили развиваются тем значительней, чем в большей степени нарушались ростовые процессы сорта. Обычно это проявляется у сортов со средним и особенно коротким колеоптиле.
Образующийся при глубокой заделке семян эпикотиль представляет собою орган - рецептор инфекции, поражение которого нарушает физиологические функции растений в целом [30].
В нарушениях формирования биомассы и сухого вещества на фоне разной глубины заделки семян наблюдается две противоположные тенденции. До фазы кущения при глубокой заделке семян темп ростовых процессов, накопление биомассы и сухого вещества снижается вследствие общего ослабления растений. В дальнейшем вступает в действие компенсационный механизм, обусловленный увеличением площади питания растений на изреженных посевах. Ростовые и синтетические процессы усиливаются: увеличивается число придаточных стеблей, вторичных корней, листьев. Однако более интенсивное поражение возбудителями обыкновенной гнили узла кущения и вегетативных органов при глубокой заделке семян тормозит развитие и ослабляет действие компенсационного механизма, что в конечном счете определяет снижение величины урожая зерна.
Короткоколеоптильные и среднеколеоптильные сорта в увлажненных условиях (северная лесостепь Приобья, предгорная зона) обеспечивают более высокий урожай при заделке семян на 4 см, в то время как при пересыхании верхнего слоя почвы (Кулундинская степь) - при глубине 6 см. Заделка семян на 8 см не имеет преимуществ по сравнению с глубиной 6 см ни в одной зоне. Чаще всего вегетативные органы в меньшей степени заражаются возбудителями при заделке среднеколеоптильных сортов на 4 см
В литературе распространено ошибочное утверждение, что на глубину залегания узла кущения, а следовательно, и образование узловых корней и побегов положительное влияние оказывает более глубокая заделка семян. На самом деле это не соответствует действительности (рис. 30).
А. И. Носатовский показал, что основным регулятором глубины залегания узла кущения является свет: узел остается на той глубине, куда проникает свет в период продвижения конуса зародышевого побега. Как только побег подвергается действию света, узел кущения далее не поднимается, а остается на той глубине, какой он достиг при росте в темноте. При изменении глубины посева с 4 до 10 см глубина залегания узла кущения изменяется от 1,9 до 2,7 см. Ближе к поверхности он закладывается в пасмурную погоду, а глубже - и солнечную.
Рис. 11.1. Всходы пшеницы при разной глубине посева семян
(по В. А. Кумакову, 1988):
1 — колеоптиль; 2 — первый настоящий лист; 3 — узел кущения;
4 — подземное корневидное междоузлие (эпикотиль)
Попытки заглубления узла кущения глубокой заделкой семян приводят к снижению энергии кущения, числа и глубины проникновения корней, образованию длинного (более 0,5 см) эпикотиля. Отмеченные компенсаторные механизмы при глубокой заделке семян, обусловленные выпадением растений и возросшей площадью питания, не снимают негативных последствий. Вследствие этого при глубокой заделке семян растения испытывают в период засухи двойной стресс: из-за слабого укоренения растений, особенно при рыхлом семенном ложе, и из-за поражения эпикотиля возбудителями корневых гнилей, которое приводит к нарушению координации метаболитических процессов между подземными и надземными вегетативными органами.
Обеспечение нормального, присущего сорту, ритма ростовых процессов при оптимальной заделке семян зерновых культур имеет большое значение в оптимизации фитосанитарного состояния по сорнякам и фитофагам. В первом случае растения приобретают конкурентоспособность, а во втором фитофаги избегают откладывать яйца на быстрорастущие всходы [13, 35]. Кроме того, если и произошло заражение шведской мухой, то ее личинки могут выталкиваться из интенсивно растущих растений - происходит своего рода очищение их от фитофага. Это явление прослежено П. И. Сусидко на примере кукурузы. Наиболее высокое заражение личинками шведской мухи отмечается на медленно растущих растениях. Активизация ростовых процессов при оптимальной глубине посева и в случае применения других агротехнических приемов (внесении минеральных удобрений) снижает повреждаемость растений шведской мухой в 4-5 раз.
Среди мероприятий, обеспечивающих оптимальную и равномерную глубину заделки семян, ведущая роль принадлежит предпосевной обработке почвы, задачи которой сводятся к выравниванию поверхности, созданию плотного нижнего и рыхлого верхнего слоя и благоприятных гидротермических условий для прорастания семян. На опыте выяснено, что применение предпосевной обработки почвы для среднеколеоптильного сорта ячменя Омский 13709 на 5-6 см способствовало получению урожайности зерна на 1,8 ц/га больше, чем на участках с глубокой (14-16 см) обработкой почвы.
Большое значение имеет предпосевное прикатывание, которое хорошо выравнивает, уплотняет почву, уменьшает вертикальную вибрацию сошников и обеспечивает тем самым равномерную заделку семян. По нашим данным, всходы на прикатанных участках появляются раньше и дружнее, развиваются интенсивнее, бывают менее восприимчивы к возбудителям корневых гнилей. При этом обеспеченность растений вторичными корнями возрастает на 14,9-20,5 %, а урожай зерна повышается на 17,7-23,4 %.
Тщательное соблюдение агротехнических мероприятий, обеспечивающих оптимальную глубину заделки семян (выравнивание поля шлейфами, культивация на глубину заделки семян, использование сеялок с каточками), позволило опытно-производственному хозяйству "Элитное" и хозяйству "Тальменское" Новосибирской области увеличить полевую всхожесть на 9-12%, существенно снизить развитие обыкновенной гнили и повысить урожайность в среднем на 2-4 ц/га.
В хозяйствах целесообразно иметь два сорта, различающихся по длине колеоптиле, для обеспечения оптимальной глубины заделки семян в изменяющихся гидротермических условиях внешней среды. При районировании сортов следует давать им характеристику по длине колеоптиле, что позволит правильнее ориентироваться в глубине заделки семян. При этом при ранних сроках сева целесообразно семена заделывать мельче — на 2-3 см. Это связано с тем, что в слое 2-4 см в весенний период на 2...3,9°С теплее, чем в слое 6-10 см, а влаги в это время, как правило, достаточно для прорастания семян. При более поздних сроках сева и влаги меньше, и почва уже теплее, поэтому можно сеять глубже: короткоколеоптильные сорта до 4 см, сред- неколеоптильные - до 5, а длинноколеоптильные - до 6.
Преимущества заделки семян яровой пшеницы не глубже 5 см для снижения развития корневых гнилей установлены А. П. Голощаповым для Курганской области, Ю. Ф. Ветровым - для Иркутской.
По данным 3. А. Пожар, посев сахарной свеклы на 3-4 см способствует получению дружных всходов, устойчивых к корнееду в большей степени, чем при заделке семян глубже этого уровня. Поражение всходов картофеля ризоктониозом возрастает при увеличении глубины посадки клубней: при посадке на 4 см развитие ризоктониоза составило 28,3 %, на 8 см - 40, на 14 см - 57,2 %. Не взошло соответственно 0,4; 1,5 и 9,1 % кустов. Мелкая посадка картофеля для снижения развития ризоктониоза практикуется в США.
По данным А. И. Золотарева, перезимовка озимой ржи улучшается при ее мелком посеве:
|
Глубина, см |
Полевая всхожесть, % |
Кол-во перезимовавших растений, % |
|
3 |
62.5 |
87.5 |
|
5 |
54.0 |
62.0 |
|
7 |
43.0 |
48.0 |
Глубина заделки семян существенно влияет на развитие семенных, или матрикально-дочерних, инфекций. По данным опытов, проведенных в Сибири в 40-е годы, пораженность посевов яровой пшеницы твердой головней составила при глубине посева 1 см - 8,5 %, при посеве на 4 см - 36,4, а 7 см - 81,8 %. Такая же зависимость установлена А. С. Степановских в отношении твердой головни ячменя. Статистическая обработка полученных результатов показала, что доля влияния глубины посева ячменя на развитие твердой головни составляет 37,1 %. Такое действие глубины посева доказано с вероятностью выше 95 %.
При посеве ячменя в Казахстане на 7 см поражение головней было в 1,7 раза больше, чем при посеве на 4-5 см, а всхожесть - ниже на 16 %. В. К. Зинченко отметил увеличение поражения ячменя твердой головней более, чем в 3 раза и снижение урожайности на 4,8 ц/ га при заделке семян на 8-12 см по сравнению с 5-7 см в Кулундинской степи. Э. Гойман приводит следующие данные о поражении озимой ржи спорыньей при разной глубине посева семян (табл. 11.3).
Таблица 11.3. Плотность популяции склероциев возбудителя спорыньи при разной глубине посева (по Э. Гойману)
|
Глубина посева семян ржи, см |
Урожайность зерна, с 1 м2, г |
Плотнос |
популяции склероциев с 1 м2 |
|
|
число |
масса, г |
|||
|
2,5 |
1391 |
200 |
|
5,3 |
|
5 |
1359 |
214 |
|
8,9 |
|
7,5 |
1054 |
575 |
|
23,6 |
|
10 |
954 |
947 |
|
33,3 |
По мере увеличения глубины посева озимой ржи с 2,5 до 10 см урожайность ее снижалась на 31,4%, в то время как биомасса возбудителя спорыньи возрастала в 6,3 раза.
Что касается влияния глубины заделки семян на развитие листо- стеблевых и трансмиссивных инфекций, то оно несущественно или возрастает из-за изреженности посевов при глубокой заделке семян.
Роль оптимизации глубины посева семян в Сибири возрастает в связи с формированием здесь физиологически недозрелых семян со сравнительно слабой дифференциацией зародыша, в том числе колеоптиле, зачаточных листьев, проводящей системы, щитка, эпибласта и других органов. Поэтому зародышевые органы развиваются ослабленными и менее способными пробиваться на поверхность почвы через ее толстый слой. Это показывает пример семян сахарной свеклы, убранных в разные сроки физиологической их зрелости (табл. 11.4).
Таблица 11.4 Полевая всхожесть семян сахарной свеклы разной степени зрелости (сорт Бийская 032)
|
Зрелость семян |
Полевая всхожесть, % |
Погибло проростков от возбудителей корнееда, % |
|
|
собственно семян |
клубоч ков |
||
|
Молочная |
17,6 |
58,6 |
41,4 |
|
Восковая |
35,1 |
73,1 |
26,9 |
|
Полная |
44,4 |
80,1 |
19,9 |
Чем большей физиологической зрелостью обладают семена, тем выше их полевая всхожесть и устойчивость к корневым инфекциям, и наоборот.
В Сибири, где превалирует физиологическая недозрелость семян зерновых культур, самые густые и дружные всходы появляются при мелкой (2-3 см) заделке семян (рис. 11.2), если соблюдаются оптимальные параметры для эффективного ложа семян:
- семена заделывают во влажный (60 % от полной влагоемкости) слой почвы, содержащий 14-16 мм влаги в слое 0-10 см;
- семена укладывают на твердое (плотность выщелоченного чернозема, например, 1,0-1,1 г/см3) ложе. Для этого глубину предпосевной подготовки почвы проводят на глубину посева;
- семена заделывают на глубину не более средней длины колеоптиле сорта. При этом определяют процент семян, дающих проростки с длиной колеоптиле менее 2,5 см, так как установлена высокая зависимость (г = 0,89 ± 0,09) урожайности зерна яровой пшеницы от процента проростков с длиной колеоптиле более 2,5 см и количества таких проростков с полевой всхожестью семян (г = 0,96 ± 0,08).
- наличие на глубине посева положительной температуры: для набухания семян - минимум 1- 2 °С, прорастания и появления всходов - 4-5 °С, оптимальной – 12-16°С. При оптимальной влажностичвы сумма эффективных температур (выше 100С), необходимая для появления всходов пшеницы с глубины 5 см, составляет 120 °С. При увеличении или уменьшении глубины посева на 1 см сумма эффективных температур повышается или снижается на 10°С;
- доступ свободного кислорода для гидролиза запасных питательных веществ семени. Энергия, выделяемая при окислении кислородом воздуха сложных органических соединений семени, используется для транспорта метаболитов гидролиза к прорастающему зародышу, а затем к конусу нарастания зародышевого побега;
- наличие растворимых форм питательных веществ, особенно фосфора в почве. Хорошие результаты дает внесение аммофоса или гранулированного суперфосфата в рядки в норме 15-20 кг д. в./га;
- семена прикрывают сверху "пуховым одеялом" с диаметром комков почвы не более 2 см. В отличие от зерновых культур, эффективное ложе для картофеля при наличии влаги должно характеризовать ся особенно рыхлостью и хорошей аэрацией.
Таким образом, глубина посева (посадки) сельскохозяйственных культур значительно влияет на развитие почвенных и семенных инфекций. При этом по обеим группам инфекций установлена прямая зависимость между глубиной посева и их развитием: чем мельче заделка семян, тем ниже развитие болезней, и наоборот.
Глубокая заделка семян сельскохозяйственных культур характерна только для агроэкосистем. Она ведет к нарушению ритма ростовых процессов на начальном (стартовом) этапе развития растений хозяев, снижает их физиологическую устойчивость, способствует по ражению болезнями, снижает конкурентоспособность к сорнякам и фитофагам. В естественных экосистемах семена растений-хозяев попа дают на поверхность почвы и(или) ее верхний слой, покрытый мульчей. В них характерное для агроэкосистем снижение физиологи ческой устойчивости растений к вредным организмам отсутствует. Это служит одной из причин низкого уровня развития болезней в есте ственных экосистемах.
Разработанные правила создания эффективного ложа для семян и посадочного материала создают предпосылки для повышения полевой всхожести, получения физиологически устойчивых, выносливых и конкурентоспособных посевов, обладающих стартовым ритмом ростовых процессов, начиная с фазы прорастания семян.
В результате изучения главы 11
Магистрант должен знать:
- отличие глубины посева различных сельскохозяйственных культур;
- классификацию сортов зерновых культур по длине колеоптиле;
- связь длины колеоптиле и эпикотиля у хлебных злаков развитие корневых гнилей при разной глубине заделки семян яровой пшеницы и ячменя;
влияние глубины посева сельскохозяйственных культур на фитосанитарное состояние посевов.
Магистрант должен уметь:
- определять оптимальную глубину посева у двудольных и однодольных растений;
- оптимизировать фитосанитарное состояние хлебных злаков, используя параметр длины колеоптиле сорта;
- разработать оптимальные параметры эффективного ложа для семян на примере яровой пшеницы.
1) Чем обосновываются различия оптимальной глубины посева различных сельскохозяйственных культур?
2) Какова роль колеоптиле в оптимизации глубины посева зерновых культур?
3) Какое влияние оказывает глубина заделки на фитосанитарное состояние посевов?
4) Как отличаются сорта зерновых культур по длине колеоптиле?
5) Какова фенотипическая изменчивость длины колеоптиле?
6) Каковы условия, создающие эффективное ложе для семян?
7) Как изменяется развитие корневых гнилей при разной глубине посева?
8) Какова должна быть длина эпикотиля у зерновых культур и почему?
9) На какой глубине формируется узел кущения у злаков и зависит ли он от глубины посева?
10) Как влияет глубина посева на фитосанитарное состояние по различным биоэкологическим группам вредных организмов?
ГЛАВА 12. СИСТЕМНЫЙ ПОДХОД К ОПТИМИЗАЦИИ ФИТОСАНИТАРНОГО СОСТОЯНИЯ АГРОЭКОСИСТЕМ
Агротехнический метод защиты растений как составная часть интегрированной защиты состоит из трех относительно автономных, но взаимосвязанных блоков агротехнических приемов, которые выполняют одну задачу - обеспечение оптимального фитосанитарного состояния агроэкосистем с целью формирования основных элементов структуры урожая сельскохозяйственных культур, обусловливающих получение высокого урожая и качества сельскохозяйственной продукции.
Первый блок включает конструирование фитосанитарных севооборотов и агроландшафтов. Он имеет долговременное фундаментальное значение для оптимизации фитосанитарного состояния по всем экологическим группам вредных организмов.
Второй блок состоит из комплексного использования агротехнических приемов в адаптивных технологиях возделывания сельскохозяйственных культур, обеспечивающих защиту растений дифференцированно по вегетативным и генеративным органам, функционирующих в различных экологических средах: почвенной, наземно-воз- душной, внутренней среде при заражении сосудисто-проводящей системы, а также будущих потомков (семян). Этот блок состоит из фундаментальных агротехнических приемов, которые нуждаются в ежегодной корректировке на основе фитосанитарного состояния почв по ФПК, семян - по данным фитоэкспертизы, фитосанитарной диагностики посевов по фазам развития сельскохозяйственных культур.
Третий блок защитных мероприятий включает сочетание агротехнических приемов с экологически безопасным и рентабельным применением химических и биологических средств защиты растений, которые относятся к оперативным способам и применяются на основе ЭПВ.
12.1 Создание условий неблагоприятных для жизнедеятельности
вредных организмов и благоприятных для растений-хозяев
Значение и результативность агротехнического метода возрастает при использовании его в двух направлениях:
- для подавления основных тактик жизнедеятельности (Р, В, Т) вредных организмов, повышения физиологической устойчивости, выносливости и конкурентной способности растений;
- для защиты формирующихся элементов структуры урожая от сообществ вредных организмов с целью получения высокого урожая и качества сельскохозяйственной продукции.
Для создания благоприятных фитосанитарных условий для растений возникает необходимость интеграции и оптимизации действия агротехнических приемов с учетом их спектра (механизма) действия против различных экологических и биологических групп вредных организмов.
Разные агротехнические приемы обладают различным спектром, механизмом и степенью воздействия на жизненный цикл (снижение численности и вредоносности) разных экологических и биологических групп вредных организмов. Поэтому в зависимости от фитосанитарного состояния почв, семян или посевов используются различные агротехнические приемы против фитопатогенов, фитофагов и сорняков.
Система агротехнических мероприятий против почвенных вредных организмов, обеспечивающая защиту корневой системы и корнеклубнеплодов, разрабатывается на основе фитосанитарных почвенных картограмм (ФПК), которые составляются как минимум один раз за ротацию севооборота по каждому полю. Системы включают долговременно действующие мероприятия по оздоровлению почв и снижению численности почвенных вредных организмов (возбудителей корне- клубневых инфекций, проволочников и других почвообитающих вредителей, нематод) до уровня ниже ПВ или ЭПВ. В составе комплекса (системы) агротехнических мероприятий особенно эффективны: конструирование фитосанитарных севооборотов, внесение органических и минеральных удобрений, подбор выносливых (устойчивых) сортов, маневрирование со сроками посева и оптимизация глубины посева.
Система агротехнических мероприятий против наземно-воздушных вредных организмов, обеспечивающая защиту биомассы надземных вегетативных органов, включает следующие особенно эффективные мероприятия:
- конструирование фитосанитарных агроландшафтов и севооборотов для задействования механизмов саморегуляции, включая систему триотрофа (растения - фитофаги - энтомофаги);
- возделывание генетически и физиологически устойчивых и конкурентоспособных растений;
- пространственную изоляцию первичных эпифитотических очагов;
применение способов обработки почвы, сроков посева и норм нысева для оптимизации фитосанитарного состояния посевов.
Система агротехнических мероприятий против семенных вредных организмов включает мероприятия по оздоровлению семян и посадочного материала в процессе семеноводства, применение технологии выращивания здоровых маточных растений, а также подработки и хранения семян. Оздоровление семян и посадочного материала в сочетании с маневрированием сроков посева и норм высева, пространственной изоляцией семеноводческих и товарных посевов имеет большое значение в защите растений от трансмиссивных инфекций.
Против возбудителей болезней различной биоэкологии особенно эффективно конструирование фитосанитарных севооборотов, возделывание устойчивых и выносливых сортов, использование для посева здоровых семян с высокими посевными и урожайными качествами, создание эффективного ложа для семян, обеспечивающее высокую полевую всхожесть и стартовый ритм ростовых процессов. Против фитофагов более эффективны конструирование фитосанитарных агролан- дшафтов и севооборотов, маневрирование способами основной и предпосевной обработками почвы в критические фазы жизнедеятельности фитофагов (отложения яиц, отрождения личинок, линьки, окукливания), маневрирование сроками посева с целью сокращения или избежания критического периода для растений, а против сорняков эффективны способы обработки почвы, оптимальная норма и глубина посева, маневрирование со сроками посева с целью создания более конкурентоспособных посевов.
Наряду с отмеченными выше особенно эффективными мероприятиями, по всем группам вредных организмов большое значение имеет интеграция действия всего комплекса агроприемов с одинаковым спектром действия на их тактики Р, В, Т согласно модели эпифитотического процесса. Основным критерием положительного действия комплекса (системы) агротехнических мероприятий является задействование долговременных механизмов саморегуляции фитосанитарного состояния почв, семян и посевов, которое проявляется в сезонной и многолетней тенденции ЭП в сторону приближения к ПВ по сообществу (ам) вредных организмов агроэкосистем (посевов, севооборотов, агроландшафтов).
12.2 Защита формирующихся элементов структуры урожая
от сообщества вредных организмов
Эффективная защита агротехническими приемами формирующихся элементов структуры урожая от вредных организмов способна удвоить производство сельскохозяйственной продукции при существенном повышении ее качества. Для этого агроном по защите растений должен научиться руководствоваться заветом К. А. Тимирязева: уметь спросить у самого растения, что ему нужно.
В условиях адаптивного растениеводства и адаптивноландшафтно- го земледелия необходимо перейти от технологий "посеял и убрал что получится" к технологиям выращивания (формирования) оптимальных параметров элементов структуры урожая по зонам, хозяйствам и даже отдельным полям севооборотов в зависимости от почвенно-климатических условий и наличия материально-технической базы. Если будут защищены формирующиеся элементы структуры урожая, то планируемая урожайность будет более гарантирована.
По однолетним сельскохозяйственным культурам выделяются три основных элемента структуры урожая, которыми должен управлять каждый агроном:
- густота продуктивного стеблестоя (колосьев на 1 м2 по зерновым культурам, кустов на 100 м2 по картофелю);
- число зерен в колосе (зерновые), клубней на куст (картофель);
- масса 1000 зерен (зерновые), каждого клубня (картофель);
Разные элементы структуры урожая формируются под влиянием различного комплекса агротехнических приемов (табл. 12.2.1).
Таблица 12.2.1 Приемы агротехники, обусловливающие формирование основных элементов структуры урожая
|
Элемент структуры урожая |
Приемы агротехники |
|
Густота продуктивного стеблестоя (насаждения) |
Создание фонда здоровых семян с высокими посевными и урожайными качествами Калибровка, тепловой обогрев, протравливание семян на основании их фитоэкспертизы Оптимальная норма высева или посадки семенного материала Создание эффективного ложа для семян и посадочного материала Предпосевная подготовка почвы в соответствии с параметрами эффективного ложа для семян Рядковое (чаще фосфорное, кг.д.в/га 15-20) удобрение Оптимальные сроки посева Защита всходов от фитофагов путем применения пестицидов согласно Списка разрешенных к применению Оптимальные сроки посева |
|
Число зерен в колосе (клубней в кусте) |
Введение фитосанитарных севооборотов и предшественников Применение почвозащитных обработок почвы и системы влагонакопительных мероприятий Применение органических и минеральных удобрений Районирование устойчивых и выносливых сортов Применение гербицидов, инсектицидов, фунгицидов с учетом ЭПВ и краткосрочного прогноза развития вредных организмов Азотная минеральная подкормка растений |
|
Масса 1000 зерен (клубней в кусте) |
Возделывание устойчивых и выносливых сортов Оптимальные сроки и способы уборки Своевременное доведение семян и сельскохозяйственной продукции до параметров ГОСТов Оптимальный режим хранения семян и посадочного материала Применение средств защиты растений в период формирования и хранения сельскохозяйственной продукции
|
К определенным фазам развития сельскохозяйственных культур на протяжении вегетационного периода приурочены различные сообщества вредных организмов, вызывая критические периоды в формировании основных элементов структуры урожая. При этом существует определенная последовательность функционирования сообществ вредных организмов, которая представлена следующими экологическими группами в восходящем порядке по этапам органогенеза растений: семенные вредные организмы - почвенные, или корне-клубневые, - наземно-воздушные, или листо-стеблевые, - вредные организмы генеративных органов и формирующихся семян и посадочного материала (сельскохозяйственной продукции). В связи с этим формирование оптимальной густоты всходов и коррелятивно связанной с ней густоты продуктивного стеблестоя (насаждения) вызывает необходимость проведения защитных мероприятий преимущественно от семенных и частично от почвенных и наземно-воздушных вредных организмов в период всходов; формирование числа зерен (клубней) - защиты от почвенных и наземно-воздушных вредных организмов в период синтеза биомассы вегетативных органов; формирование массы зерен (клубней) - защиты от почвенных и вредных организмов генеративных органов.
Густота продуктивного стеблестоя (насаждения) - наиболее значимый параметр из элементов структуры урожая, так как его роль в уровне урожайности сельскохозяйственных культур составляет примерно 50 %. Этот параметр поддается контролю и в значительной мере зависит от агрономической деятельности специалистов, так как определяется их работой по обеспечению качества семян, подготовкой семенного фонда к севу, оптимизацией сроков и глубины посева.
Решающим фактором оптимизации фитосанитарного состояния посевов яровой пшеницы и ячменя по комплексу биотических особо вредоносных стрессоров является создание оптимальной густоты продуктивного стеблестоя, которая начинается с обеспечения заданных параметров густоты всходов.
Для этого эффективна следующая система мероприятий:
- отделение щуплых, легковесных семян, инфицированных обычно фузариозом, гельминтоспориозом, септориозом, поврежденных трипсами (использование решет 2,5 мм для яровой пшеницы);
- воздушно-тепловой обогрев семян: солнечный на открытой площадке или в сушилке при температуре теплоносителя 45-50 "С, вороха —25-30 °С не менее 1,5-2 часа;
- протравливание семян по данным их фитоэкспертизы и фитосанитарного состояния почв;
- установка нормы высева в соответствии с зональными рекомендациями: в лесостепи и подтайге Сибири 4,5-6 млн всхожих зерен на 1 га;
- регулировка высевающих аппаратов сеялок на равномерность высева. По нашим данным, густота высева в рядках различается в 5—7 раз, создавая изреженность и загущенность произрастания растений в рядках;
- создание эффективного ложа для семян.
Эффективное ложе для семян имеет огромное значение не только для обеспечения оптимальной густоты всходов (продуктивного стеблестоя), но и для обеспечния стартового ритма ростовых процессов, присущих сорту. Не случайно в государственной программе по интегрированной защите сельскохозяйственных культур в США, разработанной самыми квалифицированными экспертами, созданию эффективного ложа для семян придается особенно большое значение.
В семенах сельскохозяйственных культур заложена генетическая программа индивидуального развития растений в течение вегетации (онтогенеза). Ее можно в значительной степени определить еще в зимний период и благодаря этому создать необходимые условия для реализации программы с помощью технологических (агротехнических) приемов. Эта программа реализуется через "конструкцию" каждого растения в посеве, состоящую из вегетативных органов, осуществляющих связь со средой.
Дифференциация органов и тканей в растительном организме стоит на более низком уровне, чем у человека и животных. Тем не менее органы растений - вполне обособленные структуры, приспособленные для выполнения специфических физиологических функций в онтогенезе растений. Максимальные различия в структуре и физиологии наблюдаются между подземными и надземными органами, функционирующими в различных экологических средах — в почве и в воздухе. Из надземных органов наиболее ответственные физиологические функции выполняют листья, из подземных - корни, а из связующих - сосудистые пучки (ксилема, флоэма).
В период фитоэкспертизы семян в зимне-весенний период определяют по зерновым культурам специальными методиками следующие показатели:
- средняя длина колеоптиле сортов яровой пшеницы, ячменя, риса и других культур. Знание этого показателя позволяет заблаговременно определить нижний предел глубины посева. По яровой пшенице и ячменю короткоколеоптильные сорта можно заделывать не глубже 4 см, среднеколеоптильные - 5, а длинноколеоптильные - 6 см. При заглублении посева семян на каждый 1 см после средней длины колеоптиле полевая всхожесть снижается до 10 %. В случае протравливания семян определение длины колеоптиле проводится после этого приема. Многие современные протравители семян уменьшают длину колеоптиле, что требует корректировки глубины заделки семян;
- подсчитывают количество зародышевых корней по 30—50 проросткам. По сортам яровой пшеницы обеспеченность первичными корнями с учетом 1-2 колеоптильных оценивают по шкале: 3-4 корня - удовлетворительная, 5-6 - хорошая, 7 и более - отличная.
Первичные корни жизнедеятельны в течение всей вегетации растений, проникают на глубину 1,5-2 м и по горизонтали до 1 м, снабжая растения водой и питательными веществами. При функционировании только первичных корней формируется урожайность яровой пшеницы порядка 15-17 ц/га.
Хорошая и отличная обеспеченность зародышевыми (первичными) корнями создает предпосылки для формирования вторичной корневой системы, так как оба типа корней находятся в коррелятивной зависимости. При наличии у яровой пшеницы 4-5 вторичных корней растения обеспечены удовлетворительно, при 6-9 - хорошо, а при 10 и более - отлично. В этом случае урожайность зерна может сформироваться выше 20 ц/га.
Всходы при создании оптимальных параметров вегетативных органов растут ритмично, ускоренно проходя критический период - от прорастания семян до фазы 3-х листьев у пшеницы и ячменя, когда начинается фаза кущения и растения полностью переходят на автотрофное питание. Тем самым в этот период создаются конкурентоспособные посевы не только к возбудителям болезней и фитофагам, но и к сорнякам, которые становятся, начиная с фазы кущения, главными биотическими стрессорами для растений.
Чрезвычайная важность оптимизации густоты посева, глубины заделки семян и создания эффективного ложа для задействования механизмов саморегуляции фитосанитарного состояния посевов, вызывает необходимость контроля этих параметров агрономической службой по каждому полю.
Контроль густоты продуктивного стеблестоя зерновых культур проводится как минимум в два срока: в фазе 2-3-х листьев и перед уборкой. Для этого по каждому полю делается подсчет густоты посева, например, на 2-х параллельных рядках посева длиной 83,3 см (30 см х 83,3 см = 1/4 м2 в 4-х (равномерный посев) или 8-и (неравномерный посев) точках поля, отступив примерно 20 м от его края).
Контроль фактической глубины посева проводится в любое время, включая проверку по стерне после уборки. При этом определяют расстояние от колеоптильного узла до поверхности почвы, а также длину эпикотиля от колеоптильного узла до узла кущения, которая не должна превышать 0,5-1,0 см.
В итоге при применении указанной системы защитных мероприятий должна быть создана оптимальная густота продуктивного стеблестоя (травостоя) физиологически устойчивых, выносливых и конкурентоспособных растений ко всему комплексу вредных организмов, начиная с первых этапов онтогенеза (фазы прорастания семян- всходы). По яровой пшенице и ячменю в лесостепи Западной Сибири густота продуктивного стеблестоя должна составлять 450-500 колосьев на 1 м2 при оптимальной структуре каждого растения: длине эпикотиля не более 0,5-1,0 см, хорошей или отличной обеспеченности здоровой первичной и вторичной корневой системой.
Оптимальная густота посадки для картофеля на товарных площадях составляет 40-45 тыс. кустов/га, а на семеноводческих – 55-60 тыс./га; для гороха - 1,2-1,3 млн. растений/га.
Создание первого элемента структуры урожая служит основой (структурно-биологической предпосылкой) формирования второго элемента структуры урожая - числа зерен в колосе (клубней в кусте).
Вторым элементом структуры урожая, формирование которого требует защиты от вредных организмов, является число зерен в колосе/ метелке (зерновые культуры), число клубней на куст (картофель). Этот элемент формируется наиболее продолжительное время: по зерновым культурам, например, начиная с фазы 3-го листа (IV этап органогенеза по Ф. М. Куперман), когда происходит формирование главной оси зачаточного колоса, до налива зерна (X этап органогенеза) (см. приложение рис. 1, 2).
В таблице 12.2.2 приведены данные по наиболее распространенному типу почв - выщелоченному чернозему.
Таблица 12.2.2 Влияние заселенности выщелоченного чернозема пропагулами
Bipolaris sorokiniana на формирование элементов структуры урожая
|
Показатель |
Численность конидий Bipolaris sorokiniana в 1 г воздушно-сухой почвы |
|||
|
ниже ПВ (13-20) |
выше ПВ в степени |
|||
|
умеренной (50-60) |
высокой (170-190) |
очень высокой (800-900) |
||
|
Среднее число |
|
|
|
|
|
в колосе: |
|
|
|
|
|
колосков |
|
|
|
|
|
всего |
18+0,2 |
18+0,2 |
18+0,3 |
17+0,4 |
|
в т. ч. редуцированных, % |
8,9 |
14,4 |
20,0 |
21,2 |
|
цветков |
|
|
|
|
|
всего |
33+1,5 |
29+1,6 |
25+1,6 |
21+1,8 |
|
в т. ч. редуцированных, % |
32,4 |
46,0 |
46,5 |
48,3 |
|
зерен |
19+0,9 |
15+1,0 |
13+1,1 |
11+1,0 |
|
Масса 1000 зерен, г |
35,3 |
36,5 |
33,2 |
31,2 |
По нашим данным, при заселенности выщелоченного чернозема конидиями В. sorokiniana и поражении растений корневыми гнилями в слабой степени число зерен в колосе снижалось на 8-26 %, при средней степени - на 23-30, а при сильном развитии корневых гнилей - на 44-76 %. Кроме того, число зерен снижается при засоренности посевов и численности фитофагов (внутристеблевых вредителей, цикадок, пьявицы, трипса, серой зерновой совки) выше ЭПВ. Подавляющее большинство пестицидных обработок (гербицидами, инсектицидами) обеспечивает защиту формирования именно этого элемента структуры урожая.
- введение (конструирование) фитосанитарных севооборотов, которые очищали бы посевы от почвенных вредных организмов, особенно возбудителей корневых гнилей, проволочников, овсяной цистообразующей нематоды. Этому должно предшествовать составление ФПК (фитосанитарных почвенных картограмм) каждые 3-5 лет, или один раз за ротацию севооборота;
- на основе ФПК проводят внесение органических и минеральных удобрений в определенной норме и соотношении для повышения суп- рессивности почв. К высокосупрессивным почвам в Западной Сибири относятся лугово-черноземные, к низкосупрессивным - южный чернозем. Остальные почвы (обыкновенный, выщелоченный чернозем, серые лесные, дерново-подзолистые) занимают промежуточное положение. Биологический порог вредоносности (ПВ), при котором существенно (с вероятностью 95 %) снижается урожайность яровой пшеницы, составляет для лугово-черноземных почв 30-40 конидий Bipolaris sorokiniana на 1 г почвы, а для южного чернозема – 10-13.
Остальные почвы занимают промежуточное положение. ПВ по наиболее распространенному выщелоченному чернозему составляет в среднем 20 конидий возбудителя/г почвы.
При систематическом внесении органических удобрений (5-10 т/ га) и минеральных при расчете доз нормативным методом [28], супрессивность всех зональных типов почв возрастает в 2-3 раза, наиболее значительно по дерново-подзолистой. Это проявляется в деградации (разложении) популяции В. sorokiniana в почве и в подавлении его паразитической активности. В результате развитие фузариозно-гельминтоспориозных корневых гнилей способно снижаться до 2- 3 % при ПВ 5-10%. Отмечается подавление вредоносности и других видов биотических стрессоров в почве.
Из всех видов органических удобрений (навоз, перегной, повышенный срез стерни, солома) наиболее эффективным и быстродействующим является зеленое удобрение, способное при однократном применении в сочетании с фосфорным произвести практически полное оздоровление почв;
- переход на почвозащитную обработку почвы с системой влагона- копительных мероприятий, включающей посев кулис, снегозадержание, сохранение влаги созданием мульчирующего слоя;
- для подавления вредоносности наземных листогрызущих и колюще-сосущих фитофагов важно задействовать механизмы саморегуляции в системе триотрофа: (растения-продуценты) - (фитофаги-консументы 1-го порядка) - (энтомофаги-консументы 2-го порядка). Эта задача эффективно решается путем создания биоразнообразия растений-продуцентов: высева нектароносов примерно на 10 % от общей площади агроэкосистемы (фацелии, гречихи, рапса, горчицы, многолетних бобовых) отдельными полями или вокруг колков, вдоль дорог и лесополос. В лесополосах и колках высаживают энтомофильные древесные виды: черемуху, боярышник, жимолость, липу, желтую и белую акацию, яблоню и другие. Учитывая, что радиус действия многих энтомофагов не превышает 1 км (редко 3-5 км) важно, чтобы энтомофильные растения произрастали мозаично в агроэкосистемах;
- к числу легко доступных и выполнимых агротехнических приемов, способствующих улучшению фитосанитарного состояния посевов и увеличивающих число зерен в колосе яровой пшеницы и ячменя на 25- 40 %, относятся сроки посева.
Оптимально ранние посевы более длительное время не попадают в условия высоких температур длинного дня весной и под затяжные дожди с низкими температурами осенью.
Начиная с оптимально-ранних сроков посева при физической спелости почвы, посев производят в Сибири постепенно, заканчивая засоренными полями в третьей декаде мая. Такая тактика весеннего сева особенно актуальна в настоящее время, когда хозяйства испытывают трудности в обеспечении посевной и уборочной техникой. Во всех случаях нецелесообразно, чтобы зерновые культуры поспевали одновременно и поздно - во второй половине сентября. При поздних сроках посева (календарно после 25 мая) семена лучше протравливать контактными препаратами или применять биопрепараты типа ризоплана по данным фитоэкспертизы семян. Системные препараты целесообразно применять на семеноводческих посевах, если семена некондиционные по пыльной головне и заражены возбудителями септориоза. При пересыхании почвы на глубине посева (влажность 30 % от полной влагоемкости) пшеницу лучше высевать непротравленными семенами. При дефиците влаги в почве полевая всхожесть и выживаемость растений резко падают, а развитие корневых гнилей возрастает в большей степени на посевах протравленными семенами.
Введение фитосанитарных севооборотов и предшественников, внесение органических и минеральных удобрений, влагонакопительная почвозащитная обработка, обусловливающие повышение супрессивности почв и физиологической устойчивости растений к вредным организмам, особенно почвенным; повышение численности и активности энтомофагов против наземных фитофагов, оптимально-ранние сроки посева, локальное применение гербицидов - основа системы защитных мероприятий, обеспечивающих формирование второго элемента структуры урожая — не менее 20 зерен в колосе, а по картофелю не менее 8—10 клубней на 1 куст.
Второй элемент структуры урожая служит структурно-биологической предпосылкой для формирования третьего элемента структуры урожая - массы 1000 зерен. По нашим данным, масса 1000 зерен яровой пшеницы в хозяйствах Западной Сибири варьировалась от 25 до 41 г, а масса клубня - от 25-30 до 250 г.
Для нормального налива зерна и прироста биомассы клубней важно, чтобы у яровой пшеницы функционировал в зеленом состоянии флаговый лист, у ярового ячменя - подфлаговый, а у картофеля была зеленой ботва. Эта задача выполняется у зерновых культур высевом скороспелых сортов типа Новосибирская 22, проведением азотной подкормки растений по данным листовой диагностики (содержание азота в двух верхних листьях в фазу колошения должно составлять не менее 3 %), предотвращении полегания посевов, применением фунгицидов типа тилта, байлетона, альто против листо-стеблевых инфекций (септориозов, ржавчинных заболеваний, мучнистой росы) по данным краткосрочного прогноза их развития.
Против фузариоза колоса и энзимо-микозного истощения зерна особое значение имеет своевременная уборка прямым комбайнирова- нием с последующей сушкой и доведением зерна до необходимых кондиций.
Указанная система защитных мероприятий в сочетании с выращиванием зерновых культур на здоровых в фитосанитарном отношении почвах существенно повышает качество зерна - содержание клейковины, силу муки, уменьшается разжижение теста, повышается пористость и объем выпеченного хлеба.
Формирующиеся клубни картофеля представляют собой экологическую нишу, которую последовательно или одновременно осваивают возбудители парши обыкновенной, ризоктониоза, мокрой и сухой гнилей, фитофтороза. Максимальная скорость эпифитотического и инфекционного процессов этих болезней отмечена в конце вегетации (календарно — в первой-второй декадах сентября), когда происходит массовая уборка картофеля.
Изменение срока уборки на более ранний для семенного картофеля (по пробным копкам - до 25 августа в лесостепи Западной Сибири) обеспечивает значительное оздоровление клубней от болезней при получении максимальной урожайности семенной фракции по сортам типа Луговской и несколько сниженной - по сортам типа Свитанок киевский, Невский. При этом масса каждого клубня формируется на товарных посадках в среднем 100-120 г, на семеноводческих 40-80 г. Тем самым с одного куста на товарных посадках формируется урожай 0,8-1,2 кг, а на семеноводческих - 0,5-0,8 кг.
Общая урожайность зерновых культур при 450-500 колосьев/м2, 18-20 зерен в колосе и массе 1000 зерен 32-35 г составляет 25-35 ц/га, а картофеля на товарных посадках при 40-45 тыс. кустов/га и массе 0,8-1,5 кг с одного куста – 320-540 ц/га. Такой уровень урожайности зерновых культур и картофеля близок к предельному для почвенно-климатических условий Сибири и ряда других регионов России.
12. 3 Агротехнические условия повышения эффективности
средств защиты растений
Существуют три основные группы пестицидов, широко используемые в практике защиты растений: фунгициды, инсектициды и гербициды. Повышение их эффективности (биологической, хозяйственной, экономической) в значительной мере зависит не только от фитосанитарных регламентов (ПВ, ЭПВ), соотношения численности в системах фитофаг - энтомофаг, фитопатоген - антагонист, но и агротехнических мероприятий, составляющих технологию возделывания сельскохозяйственной культуры.
Научные и практические результаты свидетельствуют о том, что перечень пестицидов в Списке, разрешенном к применению, не дает гарантии высокой биологической, а тем более хозяйственной и экономической эффективности препаратов по зонам. Поэтому иностранные фирмы по защите растений (Сумитомо Кэмикал - Япония, Юнироял - США, Байер - Германия, Дюпон - США и другие) прилагают много усилий для выяснения эффективности средств защиты растений по зонам, рассматривая применение их как составную часть зональных технологий возделывания сельскохозяйственных культур.
Химические средства защиты растений применяют против всех групп вредных организмов, но особенно часто - против семенных путем протравливания семян и против наземно-воздушных, или листо-стеблевых, путем опрыскивания посевов. При этом выяснена определенная зависимость эффективности пестицидов от фитосанитарного состояния посевов: чем оно напряженнее (превышение численности вредных организмов ЭПВ), тем выше биологическая, а особенно хозяйственная и экономическая эффективность пестицидов. Применение .пестицидов для протравливания здоровых семян или опрыскивание ими здоровых в фитосанитарном отношении посевов не только бесполезно, но и приносит вред, снижая урожайность сельскохозяйственной продукции, увеличивая ее себестоимость и загрязняя окружающую среду. Поэтому общепризнанной практикой применения пестицидов служат показатели ЭПВ по отдельным видам вредных организмов. Под экономическим порогом вредоносности (ЭПВ) понимают такое фитосанитарное состояние посевов, почвы или семян (численность вредного организма, поражение или повреждение растений), предотвращение которого обеспечивает получение прибавки урожайности сельскохозяйственной продукции, окупающую затраты на истребительные мероприятия и уборку дополнительной продукции. Наряду с ЭПВ применяется также понятие порога вредоносности (ПВ). Под порогом вредоносности понимают такое фитосанитарное состояние почвы, семян или посевов (численность вредного организма, поражение или повреждение растений), предотвращение которого вызывает статистически достоверный недобор (потери) урожая с вероятностью 95 %. Тем самым при ПВ недобор (потери) урожая не превышают 5 %.
В настоящее время по многим видам вредных организмов экспериментально обоснованы ЭПВ и ПВ (см. приложение). Для четырех широко распространенных сельскохозяйственных культур - яровой пшеницы, картофеля, сахарной свеклы и капусты ЭПВ и ПВ приведены в таблице 12.3.1
Эффективность протравливания семян и обработки их другими пестицидами зависит, кроме фитосанитарного состояния посевного и посадочного материала от комплекса агротехнических приемов, применяемых в составе технологий возделывания сельскохозяйственных культур. Под протравливанием понимают нанесение пестицида на семенной (посадочный) материал для уничтожения возбудителя заболевания растительного или животного происхождения. Протравливание считается экологически щадящим способом применения пестицидов. Широко распространено мнение об обязательном профилактическом применении этого приема. Однако в связи с высокой стоимостью препаратов и небезопасностью их
для людей в ходе транспортировки протравленных семян и их посева, а также разрывом между положительной биологической эффективное тью и отрицательной (или отсутствием) хозяйственной эффективности, возникла необходимость обеспечения стабильного положительного действия этого приема. Для этого важно знать условия, при которых протравливание обеспечивает не только положительный, но и отрицательный эффект.
Анализ фактических материалов свидетельствует, что протравливание здоровых и физиологически зрелых семян зерновых культур, сахарной свеклы не обеспечивает достоверного увеличения урожайности сельскохозяйственной продукции.
При протравливании здоровых семян яровой пшеницы отмечена устойчивая тенденция некоторого (2-3 %) снижения их полевой всхожести при отсутствии прибавки урожайности зерна или даже некотором его снижении. В основе этих негативных процессов лежит механизм подавления активности и снижения численности ризосферных микроорганизмов, которые стимулируют прорастание семян.
Прорастание семян, посеянных в почву, начинается с их набухания. Во время прорастания в семена, а затем в проростки проникают протравители. По данным немецких ученых, при протравливании семян яровой пшеницы и ячменя байтаном универсалом 46-47 % фунгицида попадает в почву, подавляя на 50-70 % почвенную микрофлору; 10-25 % фунгицида фиксируется в тканях прорастающего зерна и лишь 7,7 % перемещается в течение четырех недель после посева семян в листья растений по ксилеме с транспирационным током. Именно эта часть фунгицида обусловливает невосприимчивость растений к фитопатогенам, в то время как большая часть фунгицида может угнетать не только фитопатогены, но и полезную ризосфер- ную микрофлору. Различия в численности бактерий в ризосфере растений из здоровых непротравленных и протравленных семян достигает, по данным исследования Е. Ю. Тороповой, 5-и кратной величины в пользу непротравленных семян.
Одновременно с поглощением воды и питательных веществ, прорастающие семена сами выделяют путем экзоосмоса питательные вещества, в том числе аминокислоты и сахара. При этом происходит массовое размножение ризосферной полезной микрофлоры, численность которой при отсутствии ингибирующего действия фунгицидов достигает 170 тыс. экз./семя. Примерно 40 % микрофлоры составляют стимуляторы прорастания семян и роста проростка, выделяя физиологически активные вещества: витамины, ауксины, аминокислоты, антибиотики, гиббереллиновоподобные соединения. Значительную часть ризосферной микрофлоры составляют антагонисты фитопатогенов, подавляющие их паразитическую активность в ризосфере корней. Инфицированные семена обладают повышенным экзоосмосом метаболитов по сравнению со здоровыми. Это служит одной из основных причин ускоренного восстановления численности ризосферной микрофлоры и повышении ее активности при протравливании семян, зараженных фитопатогенами выше ПВ. Таким образом, процессы ингибирования ризосферной микрофлоры проростков из протравленных семян в большей степени происходят при посеве здоровых протравленных семян, чем инфицированных протравленных. Этим объясняется нецелесообразность протравливания здоровых семян на почвах с благоприятным фитосанитарным состоянием.
Эффективность протравливания семян зависит также от их физиологической зрелости. Покажем это на примере семян сахарной свеклы (табл. 12.3.2).
Из таблицы 12.3.2 видно, что с повышением степени зрелости семян эффективность протравливания снижается, и наоборот, чем менее зрелые семена, тем выше эффективность протравливания. Урожайность корнеплодов и сбор сахара с 1 га на посевах семян в полной зрелости при их протравливании оставалась на уровне без протравливания или даже уменьшалась, в то время как протравливание семян в восковой зрелости обеспечивало прибавку урожайности корнеплодов сахарной свеклы на 10 ц/га, а сбор сахара - на 1,2 ц/га. Однако системные препараты типа байтана универсала, ингибирующие начальное прорастание семян и рост проростков, следует применять только на семенах,
Таблица 12.3.2 Эффективность протравливания семян сахарной свеклы разной степени зрелости
|
Зрелость семян |
Подготовка к посеву |
Густота всходов на 1 пог. м |
Число проростков, пораженных корнеедом |
Масса 100 рост |
|
|
|
|
рядка |
% |
степень |
ков, г |
|
Восковая |
Непротравленные |
46 |
51,5 |
7,5 |
5,2 |
|
|
Протравленные ТМТД |
59 |
26,6 |
3,3 |
5,7 |
|
Полная |
Непротравленные |
57 |
31,5 |
4,5 |
6,1 |
|
|
Протравленные ТМТД |
56 |
28,5 |
3,9 |
6,2 |
обладающих высокой энергией прорастания и всхожести (Фирма "Байер", 1989). Это свойство системных протравителей ведет у зерновых культур к уменьшению длины колеоптиле, ответственного за выход проростка злаков на поверхность почвы. Например, при протравливании семян яровой пшеницы сорта Новосибирская 67 длина колеоптиле снижалась с 4,27 см до 2,99 см, или на 30 %. Если непротравленные семена этого сорта можно заделывать не глубже 4 см, то протравленные - не глубже 2,5-3 см. При заделке протравленных семян глубже средней длины колеоптиле густота всходов снижалась на 13,8%, густота продуктивного стеблестоя - на 17,2%, а урожайность зерна - на 6,4 % по сравнению с непротравленными семенами.
Зависимость протравливания семян от глубины их посева вызывает необходимость определения длины колеоптиле протравленных семян с целью корректировки этого технологического приема.
Эффективность протравливания семян возрастает при посеве их во влажный слой почвы, особенно при ранних сроках посева. Это положение учитывается при заводском протравливании кукурузы и сахарной свеклы, позволяя высевать их раньше на 10-14 дней.
При поздних сроках посева более стабильный положительный эффект оказывают контактные химические препараты и биологические типа триходермина.
Добавление микроэлементов при протравливании семян и посадочного материала повышает биологическую и экономическую эффективность этого приема. Например, предпосевная обработка клубней картофеля борной кислотой в 0,05 %-ной концентрации при расходе 15 л/т рабочего раствора снижает вредоносность ризоктониоза в 2-3 раза при существенном (на 10 %) повышении урожайности клубней. По данным ВИЗР, добавление янтарной кислоты в 0,5 %-ной концентрации при протравливании семян зерновых культур витавак- сом и беномилом повышает урожайность на 3-6 ц/га, а рентабельность этого приема - в 1,5 раза. Таким образом, высокая биологическая хозяйственная и экономическая эффективность протравливания семян устойчиво проявляется при следующих условиях:
- в случае заражения семян фитопатогенами выше ЭПВ;
- оптимальной глубине посева;
- ранних сроках посева при физической спелости почвы;
- оптимальной (60 % от полной влагоемкости) влажности почвы, особенно на глубине заделки семян;
- физической недозрелости семян; при использовании препаратов, не ингибирующих их прорастание, рост проростков и всходов;
- совмещении протравливания семян с добавлением микроэлементов.
Протравливание здоровых физиологически зрелых семян при поздних сроках посева, а также при благоприятном фитосанитарном состоянии почв (отсутствии почвенных вредных организмов или заселении ими почв ниже ПВ) нецелесообразно, так как его хозяйственная и экономическая эффективность не окупает затрат или даже приносит убыток.
Против группы наземно-воздушных вредных организмов широко применяются фунгициды, инсектициды, а особенно гербициды согласно Списка пестицидов, разрешенных к применению. Пестициды применяют при численности вредных организмов или поражении (заселении) ими растений выше ЭПВ в момент учета или по краткосрочному прогнозу. При этом хозяйственная эффективность применения фунгицидов зависит от потенциальной продуктивности сорта и вносимых доз минеральных, особенно азотных удобрений.
В Национальном институте сельскохозяйственной ботаники (Великобритания) разработан метод определения степени реализации потенциальных возможностей сорта по индексу произведенного урожая (ИПУ). В его основе два положения: 1) урожай, полученный при обработке посевов фунгицидами; 2) отношение урожая необработанных посевов к урожаю обработанных, умноженное на 100 (табл. 12.3.3).
Таблица 12.3.3 Урожай (в %) при обработке и без обработки сортовых посевов озимой пшеницы фунгицидами (по А. С. Егураздовой)
|
Номер сорта |
Посев обработан фунгицидами |
Посев без обработки фунгицидами |
ИПУ |
|
1 |
112 |
92 |
82 |
|
2 |
110 |
90 |
82 |
|
3 |
103 |
93 |
90 |
|
4 |
103 |
85 |
83 |
|
5 |
98 |
87 |
89 |
Лучшими признаются сорта, сочетающие высокий потенциал урожая с высоким значением ИПУ. Так, если сорта 3 и 4 имеют сходный потенциал урожая (103 %), но различаются по ИПУ (90 и 83 %), то для возделывания сорт 3 лучше, чем сорт 4, так как он меньше нуждается в обработке фунгицидами для реализации своего потенциала зерновой продуктивности.
Наиболее высокую прибавку урожая от фунгицидов обычно получают на сортах, обладающих восприимчивостью к листо-стеблевым заболеваниям, фузариозу колоса, а также при внесении высоких норм минеральных удобрений (табл. 12.3.4).
Таблица 12.3.4 Эффективность фунгицидов при разных условиях минерального питания яровой пшеницы
|
Фон |
Уровень удобрений |
Индекс развития, % |
Урожайность, ц/га |
||
|
септориоза |
бурой ржавчины |
абс. |
отклонение от контроля |
||
|
Контроль, без фунгицидов |
Р20 в рядки N60P40+P20 в рядки N80P40+P20 в рядки |
31,1 32,0 37,6 |
9,6 11,5 26,9 |
35,4 38,8 39,0 |
— |
|
Применены фунгициды |
Р20 в редки N60P40+P20 в рядки N80P40+P20 в рядки |
7.7 7,8 7.8 |
0,1 0,0 0,0 |
36,1 41,3 44,3 |
+0,7 +2,5 +5,3 |
Научными исследованиями и практикой хозяйств установлена закономерность: чем выше дозы и нормы минеральных удобрений, особенно азотных, тем выше отдача (прибавка урожая) от фунгицидов. При этом расчет доз и норм проводится на основании агрохимических картограмм, растительной диагностики и нормативного метода.
Фунгициды обеспечивают лучшую окупаемость вносимых удобрений благодаря функционированию практически здорового листового аппарата. При добавлении к пестицидам микроэлементов эффективность их возрастает, позволяя уменьшить их норму применения. Например, при защите клевера от болезней (аскохитоз, антракноз) и вредителей (апион, фитономус) добавление борной кислоты (1,5 кг/га) и молибдена (0,2 кг/га) позволяет снизить дозу контактных фунгицидов типа медного купороса в 1,9-2,5 раза (с 3-4 до 1 кг/га), а фосфорноорганических инсекцицидов - в 5 раз (с 0,5 до 0,1 л/га). Смесь пестицидов с микроэлементами обладает антифидантными свойствами против фитофагов, повышая физиологическую устойчивость растений к вредным организмам. Урожайность семян клевера возрастает на 15,7-24,3 кг/га по сравнению с применением пестицидов без микроэлементов. Положительные результаты достигнуты при добавлении борной кислоты к инсектициду Би-58 для токсика- ции всходов против внутристеблевых вредителей. Обработка семян инсектицидом снижает вредоносность стеблевых блошек, гессенской и шведской мух в 1,3-2,5 раза, а при добавлении борной кислоты - в 2,2-5,3 раза.
Эффективность гербицидов (хозяйственная, экономическая) в значительной мере зависит от густоты продуктивного стеблестоя. По данным производственных опытов, проведенных в хозяйствах Западной Сибири, при одинаковой засоренности посевов выше ЭПВ прибавка урожайности зерна кшеницы от гербицидов на изреженных посевах составляла 1,6-3,0 ц/га, а на оптимальных по густоте - 3,5-5,0 ц/га.
Важнейшим условием рационального, экологически щадящего применения пестицидов является замена сплошных обработок на локальные, выборочные в местах (на фазе) концентрации вредных организмов, а не на фазе расселения. Например, против клопа черепашки применяют инсектициды в местах первоначальной концентрации (очагах) фитофага: в Краснодарском крае на озимой ржи и озимом ячмене, предотвращая инвазию (расселение) вредителя на озимую пшеницу, а в Казахстане, наоборот, сначала применяют инсектициды на озимой пшенице, до перелета популяции фитофага на обширные массивы яровой пшеницы. Особенно важно применение гербицидов в куртинах многолетних сорняков (бодяка, осота полевого и др.) на основе предварительного картирования полей по их засоренности, а фунгицидов в первичных эпифитотических очагах, особенно по листо-стеб- левым инфекциям. Такая практика применения пестицидов позволяет существенно (в 4-5 раз) снизить масштабы их применения с повышением биологической, хозяйственной, а особенно экономической эффективности.
Расход инсектицидов существенно сокращается при краевых и полосных обработках посевов. При этом достигается минимальное отрицательное влияние пестицидов на полезную энтомофауну, численность которой восстанавливается на посевах через 8-10 дней благодаря переселению из прилегающих стаций. Минимальное отрицательное влияние инсектицидов на энтомофагов объясняется также несовпадением сроков заселения посевов сельскохозяйственных культур: фитофаги заселяются раньше, когда энтомофаги практически отсутствуют.
Таким образом, биологическую, хозяйственную и экономическую эффективность пестицидов можно повысить при следующих условиях:
- при использовании ЭПВ для принятия решений о целесообразности их применения;
- применении их на сортах, обладающих повышенным биологическим потенциалом и отзывчивостью на пестициды;
- на фоне применения высоких норм минеральных удобрений, особенно азотных;
- совместном применении пестицидов с микроэлементами, макроэлементами, особенно азотными удобрениями;
- на посевах с оптимальной густотой продуктивного стеблестоя (насаждения);
- локальной практике применения пестицидов полосами, на фазе концентрации вредных организмов и краевого заселения посевов;
- при общем высоком уровне урожайности, обеспечивающем рентабельность защитных мероприятий, например, зерновых культур в Сибири 25-30 ц/га. На изреженных малопродуктивных посевах применение пестицидов нецелесообразно.
В результате изучения главы 12
Магистрант должен знать:
- механизмы оптимизации и саморегуляции фитосанитарного состояния посевов, которые можно задействовать с помощью агротехнических приемов;
- спектр и степень действия агротехнических приемов на разные экологические и биологические группы вредных организмов;
- приемы агротехники, обеспечивающие формирование элементов структуры урожая;
- основные положения по контролю параметров, обеспечивающих оптимизацию и саморегуляцию фитосанитарного состояния посевов;
- агротехнические условия повышения эффективности пестицидов;
- определение понятий ПВ, ЭПВ и значимость их для принятия решений о целесообразности применения пестицидов.
Магистрант должен уметь:
- разработать комплексы (системы) защитных мероприятий против различных экологических и биологических групп вредных организмов;
- системно защищать формирующиеся элементы структуры урожая сельскохозяйственных культур с определенными параметрами;
- контролировать оптимизацию и саморегуляцию фитосанитарного состояния посевов сельскохозяйственных культур (агроэкосистем);
- повышать эффективность и снижать объемы применения пестицидов, используя агротехнические приемы для защиты растений от вредных организмов.
1) Из каких трех блоков агротехнических приемов состоит агротехнический метод защиты растений?
2) Чем различается спектр агротехнических приемов против разных экологических и биологических групп вредных организмов?
3) Какие основные элементы структуры урожая Вы знаете?
4) Какие агротехнические мероприятия обусловливают формирование густоты продуктивного стеблестоя и защиту его от вредных организмов?
5) Какие агротехнические мероприятия обеспечивают защиту формирующихся количественных элементов структуры урожая (число зерен в колосе, клубней в кусте);
6) Какие агротехнические и технологические приемы обеспечивают защиту налива зерна?
7) Какая последовательность применения агротехнических мероприятий для защиты основных элементов структуры урожая?
8) Какие агротехнические приемы оказывают влияние на эффективность действия пестицидов?
9) Как изменяется действие пестицидов при совместном применении их с агротехническими приемами?
ГЛАВА 13. ВЛИЯНИЕ ГЛОБАЛЬНОГО ЗАГРЯЗНЕНИЯ ВОЗДУШНОЙ СРЕДЫ НА СОСТОЯНИЕ РАСТЕНИЙ В АГРОЭКОСИТСТЕМАХ
Агроэкосистемы, которые регулируются путем конструирования (преобразования) севооборотов, агроландшафтов и совершенствованием технологии возделывания сельскохозяйственных культур, представляют собой открытые структуры. Они подвергаются негативному воздействию в результате глобального ухудшения водных, земельных и воздушных ресурсов. В настоящее время в окружающей природной среде выявлено свыше 55 тыс. различных химических соединений, являющихся продуктами хозяйственной деятельности человека. Особенно глобальным загрязнением отличается воздушная среда.
Воздух над поверхностью Земли состоит в основном из азота и кислорода: 78 и 21 % соответственно. Большую часть оставшегося 1 процента составляют водяной пар и углекислота. Деятельность человечества по получению энергии, производству товаров и выделению отходов имеет результатом выделение в атмосферу значительного числа загрязняющих примесей, которые могут влиять на метаболизм растений и приводить к болезням. То, что загрязнители воздуха повреждают растения, особенно вокруг некоторых типов заводов, стало известно почти век тому назад. Степень и значение повреждений растений увеличилось с приходом научно-технической революции и вероятно будет возрастать по мере развития урбанизации и индустриализации с ростом мирового народонаселения.
13.1 Кислотные дожди
Нормальный, незагрязненный дождь содержит почти чистую воду, в которой растворены небольшие количества двуокиси углерода, аммония (NH3), имеющего органическое происхождение (существует в воде в виде NH4+) и малых количеств различных катионов (Са++, Mg++, К+, Na+) и анионов (С1-, S04-). Хотя рН чистой воды нейтральная - 7,0, рН нормального, незагрязненного дождя обычно 5,6; другими словами он уже немного кислый. Такой дождь считается нормальным, и только когда рН дождя или снега ниже 5,6 он считается кислым ("кислотные дожди").
Кислотные дожди - это результат деятельности людей, связанной со сжиганием топлива (нефть, уголь, газ) и плавкой сульфитных руд. Эта деятельность приводит к выделению в атмосферу больших количеств окисей серы и азота, которые в контакте с атмосферной влагой превращаются в самые сильные из известных кислот (серную и азотную) и выпадают на землю со снегом или дождем. рН дождей во многих регионах мира колеблется от 4,0 до 4,5, что значительно превышает максимально допустимую кислотность для незагрязненных ареалов. Минимальные из известных показателей рН зарегистрированы в Шотландии - 2,4, в Западной Вирджинии - 1,5 в Лос-Анджелесе - 1,7: они значительно более кислые, чем виноградный (рН 3,0) или лимонный (рН 2,2) соки. Выяснено, что 70 % кислот в кислотных дождях составляет серная кислота. Азотная - примерно 30 %. Помимо серы, приносимой с кислотными дождями, такое же количество серы выпадает на землю в виде твердых частиц и под влиянием почвенной влаги тоже окисляется до серной кислоты.
На Европейском континенте 85 % двуокиси серы поступает в атмосферу при сжигании топлива на электро- и теплостанциях. Например, в Великобритании 2/3 S02 выделяют тепловые станции, на долю двигателей внутреннего сгорания приходится 1/2 N02 и 1/2 всех углеводородов.
Кислотные дожди оказывают влияние на все формы жизни разными путями: прямым, через высокую кислотность и токсичность ионов S04-, 4N03~ или опосредованно — через увеличение растворимости других молекул.
Вредное влияние кислотного дождя на микроорганизмы, растения и рыб в реках и озерах хорошо известно. Выяснено, что повышенная кислотность почвы тормозит процессы нитрификации и разложения целлюлозы почвообитающими микроорганизмами. Влияние кислотных дождей на сельскохозяйственные растения зарегистрировать значительно сложнее. Эксперименты по изучению влияния кислотного дождя (рН 3,0) на растения показали, что на листьях могут появиться пятнистости, некрозы и скручивания. Обработанные растения даже при отсутствии симптомов имели меньшую сухую массу. В экспериментах, проведенных в США на озимой пшенице, показано, что кислотные осадки замедляют рост всходов.
Урожай земляники под влиянием кислотных дождей снижался на 30-58 %, а биомасса люцерны - на 11 % при рН 1,68 по сравнению с контролем (рН 7,4). Более других овощей чувствительны к повреждающему действию кислотных осадков капуста, томаты и картофель, которые имеют более тонкую кутикулу. Растения любых видов теряют устойчивость к кислотным дождям после пережитого ими водного стресса.
Ряд исследований показали, что семена некоторых растений прорастали в почве, обработанной кислотным дождем. Для других видов результат был обратным. Эксперименты, поставленные для выявления влияния кислотных дождей на инициацию (стимулирование) и развитие болезней растений выявили, что прорастание некоторых грибов угнеталось кислотными дождями, например, прорастание те- лиоспор возбудителя ржавчины дуба Cronartium fusiforme угнеталось на 14 % при рН 3,0 по сравнению с рН 6,0. Негативно влияли кислотные осадки (рН 3,2) на развитие нематод на фасоли (34 % составила масса яиц нематод по сравнению с этим показателем при рН 6,0). С другой стороны, бактериальные болезни и ржавчина фасоли были более вредоносными при низких значениях рН. В целом, хотя существуют доказательства негативного влияния кислотных дождей на некоторые растения, данных для окончательных выводов еще недостаточно.
13.2 Загрязнители воздуха
и типы повреждений растений
Почти все загрязнители воздуха, вызывающие повреждения у растений, являются газами. Но некоторые частицы пыли также могут вызывать повреждения. Некоторые из газов-загрязнителей - этилен, аммиак, хлор и иногда пары ртути — проявляют свои повреждающие свойства только в ограниченном пространстве.
Чаще всего они повреждают растения или их продукты, хранящиеся в плохо вентилируемых помещениях, где источниками этих газов выступают сами растения (этилен) или утечки холодильной аппаратуры (аммиак). Более сильные и широкомасштабные повреждения вызывают у вегетирующих растений такие газы как озон, двуокись серы, фтороводород, двуокись азота, пероксиацилнитраты (ПАН) и редкие газы. Во многих местностях, например, в бассейнах рек, низменностях, окруженных промышленными объектами, вредные примеси постоянно выделяются и накапливаются, вызывая серьезные повреждения растений. Чаще всего, большинство загрязнителей воздуха переносятся ветром от городов или промышленных центров (источников) на несколько километров и, если их концентрация велика, а время экспозиции достаточно, вызывают характерные (некрозы) повреждения растений. Экономически более важным является то, что примеси даже не в высокой концентрации угнетают рост и снижают продуктивность растений, вмешиваясь в их метаболизм. Более того, длительное влияние загрязнителей ослабляет растения, делая более восприимчивыми к повреждениям насекомыми и патогенами.
Некоторые загрязнители воздуха - как двуокись серы и фтороводород - образуются непосредственно при очистке, плавке руды или ее обогащении, горении топлива, тогда как озон и пероксиацилнитраты образуются в атмосфере как вторичный продукт фотохимических реакций с участием двуокиси азота, кислорода, углеводородов и солнечного света. Автомобильные выбросы на улицах городов и автострадах, а также выбросы других двигателей внутреннего сгорания являются наиболее существенным источником озона и других фито- токсических веществ. Тысячи тонн углеводородов неполного сгорания и двуокиси азота выделяются двигателями автомобилей ежедневно. При наличии ультрафиолетового излучения солнца двуокись азота вступает в реакцию с кислородом воздуха с образованием озона и окиси азота. Эта реакция обратима, т. е. озон снова может реагировать с окисью азота и получаются исходные компоненты.
N02 + 02 солнечный свет 03 + N0
При наличии в воздухе свободных углеводородных радикалов окись азота реагирует с ними, а не с озоном. При этом возрастает концентрация озона и в результате реакции образуются токсичные для растений пероксиацилнитраты.
03 + [NO + несгоревшие углеводороды CnHJ -» 03 + пероксиацил- нитрат.
Озон в свою очередь также может реагировать с парами ненасыщенных углеводородов. Продукты этих реакций - различные органические перекиси также токсичны для растений. Обычно вредный газ, выделяемый автомобилями и другими двигателями, поднимается вверх с теплыми течениями воздуха от поверхности земли в более холодные слои, где рассеивается. Однако в течение периодов спокойной, безветренной погоды слои теплого воздуха формируются над слоями холодного воздуха, и это замедляет рассеивание атмосферных загрязнений. Загрязнения накапливаются у поверхности земли и после превращений могут серьезно повреждать растения. Повреждения пероксиацилнитратом (ПАН) можно наблюдать вблизи автомобильных дорог, где автомобилями выбрасывается большое количество несгоревших углеводородов. Над большими промышленными центрами атмосфера склонна к образованию инверсионных слоев теплого воздуха (парниковый эффект). Эта проблема особенно серьезна. Очень многие виды культурных и диких растений повреждаются ПАН, переносимыми легкими воздушными течениями в близлежащие довольно значительные ареалы.
13.3 Диагностика повреждений растений,
вызванных загрязнением воздуха
Правильное определение симптомов повреждений, вызванных загрязнением воздуха, крайне важно, поскольку аналогичные симптомы могут быть обусловлены другими живыми и неживыми агентами. Диагностика повреждений часто затруднена, но эксперименты показали значительное постоянство симптомов в контролируемых условиях. Необходимым условием правильного диагноза является тщательное рассмотрение и оценка следующих критериев:
1) источника загрязнения. Рассматривают сначала типы промышленных объектов, функционирующие на местности. Каждый вид промышленного производства обычно выбрасывает в атмосферу конкретные виды загрязнителей. Если поврежденные растения располагаются вблизи нескольких крупных промышленных центров, то воздух будет загрязнен целым комплексом соединений, тогда необходимо воспользоваться другими критериями;
2) географические и топографические особенности. Направление и сила ветров во многом определяется типом местности. Местонахождение поврежденного участка относительно топографических особенностей может полностью исключить некоторые источники загрязнения воздуха из возможных причин повреждений. Растения, которые подвергались воздействию очень высоких концентраций химического агента даже в течение короткого времени, могут получить повреждения. Необходимо также принять во внимание необычное направление ветра, если такое случилось;
3) погодные условия до и после воздействия, особенно температурные инверсии, вызванные движением слоев более холодного воздуха под слоем теплого воздуха. Это обычно происходит ночью, но может происходить в течение долгого времени при пасмурной погоде. В результате этого наблюдается застой в движении воздуха. Выброшенные в атмосферу загрязнители остаются длительное время вблизи источников, в силу чего их атмосферная концентрация увеличивается. Другие погодные условия, такие как отсутствие дождя, температурных изменений, флуктуаций относительной влажности могут влиять на способность растений переносить воздействие загрязнителей;
4) виды поврежденных растений и выявленные симптомы. Хотя реакции разных видов растений на один и тот же загрязнитель похожи, сила реакции значительно зависит от вида растения и даже сорта. При этом проявляется разная чувствительность растений к загрязнителям воздушной среды (табл. 13.3.1);
5) симптомы другого происхождения. Симптомы похожие на действие загрязнителей воздуха могут быть обусловлены другими причинами, например, ожоги, вызванные засухой, гербицидами или другими пестицидами, недостатком питательных веществ, погрызами насекомых, грибными, бактериальными, вирусными инфекциями. Тщательное рассмотрение всех этих возможностей необходимо при диагностике;
6) размер пораженного участка и повреждение ближайших растений.
Во время изучения поврежденного ареала убеждаются в том, что повреждения вызваны не патогенами растений такими как нематоды или грибы. Небольшие по размеру поврежденные участки редко обусловлены загрязнением воздуха. Наоборот, симптомы должны проявляться на значительной территории и близкорасположенные растения других видов тоже поражены этим же загрязнителем (см. табл. 80);
|
Сельскохозяйственная культура, древесное растение |
CI (хлор) |
э (этилен) |
F (фтор) |
О, (озон) |
ПАН (перок сиацилнит раты) |
so, (двуо кись серы) |
|
Горох |
|
|
|
X |
|
X |
|
Земляника |
|
X |
|
X |
|
|
|
Капуста |
|
|
|
X |
|
|
|
Картофель |
|
X |
X |
X |
|
X |
|
Кукуруза |
|
|
X |
X |
|
|
|
Лук |
X |
|
|
X |
|
|
|
Люцерна |
X |
|
X |
X |
X |
X |
|
Морковь |
|
|
|
X |
|
X |
|
Овес |
|
|
|
X |
X |
X |
|
Огурцы |
X |
X |
|
|
|
|
|
Пшеница |
|
|
|
X |
|
X |
|
Салат |
|
|
|
|
|
X |
|
Свекла: |
|
|
|
|
|
|
|
столовая |
|
|
|
X |
X |
X |
|
кормовая |
|
|
|
X |
X |
X |
|
Сельдерей |
|
|
|
X |
X |
|
|
Томаты |
X |
X |
|
X |
X |
X |
|
Фасоль |
|
|
|
X |
|
|
|
Хлопчатник |
|
X |
|
|
|
X |
|
Ячмень |
|
|
X |
X |
|
X |
|
Древесные индикаторы |
|
|
|
|
|
|
|
Акация |
|
|
|
X |
|
|
|
Барбарис |
X |
|
|
|
|
|
|
Береза |
|
|
|
X |
|
X |
|
Вишня |
X |
|
X |
|
|
|
|
Груша |
|
|
|
|
|
X |
|
Дуб |
|
|
X |
/ |
|
|
|
Клен |
X |
|
|
X |
|
|
|
Лиственница |
|
|
X |
X |
|
X |
|
Пихта |
|
|
|
|
|
X |
|
Сосна |
X |
X |
|
X |
|
X |
|
Тополь |
|
|
X |
X |
|
X |
|
Яблоня |
X |
|
X |
|
|
X |
7) время - концентрация (доза) загрязнителя. Знание точного количества загрязнителя и времени экспозиции имеет особое значении при диагностике повреждений. Недавние исследования продемонстрировали, что существуют специфические реакции у многих видов растений на известный уровень загрязнения. Однако высокая цена аппаратуры для регистрации примесей в воздухе и необходимость иметь ее в нужном месте в нужное время затрудняет этот вид диагностики.
13.4 Механизмы, которыми загрязнители воздуха
повреждают растения
Концентрация, при которой загрязнитель повреждает растения, меняется в зависимости от вида и даже от возраста растения. По мере увеличения периода времени, в течение которого растение подвергается влиянию химического агента, повреждения могут быть вызваны все более слабыми концентрациями загрязнителя вплоть до минимальной дозы - достигается порог повреждения. Повреждения растений загрязнителями обычно усиливаются с увеличением освещенности, влажности почвы и относительной влажности воздуха, ростом температуры и наличием в воздухе других загрязнителей.
Физиологическое действие атмосферных загрязнений на растения- весьма разнообразно и зависит от состава действующих агентов, вида, возраста, развития растений, продолжительности воздействия и концентрации вредных примесей в атмосфере.
Под действием вредных газов происходит нарушение нормальной структуры клеток и тканей листа, что отражается на водном режиме всего растения. Уменьшается общая обводненность тканей, в первую очередь листьев, затем луба и других проводящих тканей. По данным многих авторов, с этим связано усыхание древесных пород. Снижение содержания воды в тканях составляет до 25 %, что приводит к резкому падению интенсивности физиологических процессов: поражаются устьичные клетки, нарушается регулирующая функция ус- тьичного аппарата. Постоянно открытые устьица увеличивают не только транспирацию, но и количество вредного газа, проникающего в ткани листа.
Фитосинтез страдает при всех видах повреждения атмосферными примесями. Снижение активности фотосинтеза обнаруживается задолго до появления видимых признаков повреждения. Баланс ассимилятов становится отрицательным, развивается местное и общее голодание тканей, приводящее к рассеянному некрозу даже при сравнительно низких концентрациях вредных примесей.
Токсичные газы вызывают изменения активности ферментов и ферментных систем. Сернистый ангидрид, фтор и озон повышают активность пероксидазы и ее изоферментов даже при воздействии концентраций, считающихся безвредными для растений.
13.5 Основные загрязнители и вызываемые ими симптомы
Все симптомы подразделяются на острые и хронические. Хронические симптомы обусловлены длительным воздействием низкого уровня загрязнителя. Они проявляются обычно в форме хлороза, точечных пятнистостей, карликовости или других проявлениях, таких как ограничение роста при отсутствии других видимых симптомов.
Острые симптомы связаны с кратковременным или долговременным влиянием высоких концентраций загрязнителей. Они характеризуются четко видимым участком поврежденной ткани. Может происходить отмирание целого листа или даже всего растения. Пораженные растения легко отличить по карликовости. Рассмотрим симптомы более подробно.
1. Двуокись серы (S02): источником являются двигатели внутреннего сгорания, производства серной кислоты, все производства, связанные с переработкой руды, например, для производства стали, а также теплоэлектростанции. Токсична при концентрации 0,3-0,5 ррм.
Поскольку двуокись серы проникает в растения через устьица, то любые условия, стимулирующие или подавляющие открытие устьиц, аналогично влияют на концентрацию поглощенной двуокиси серы. После поглощения листом, двуокись серы вступает в реакцию с водой и образует фитотоксичные сульфитные ионы. Последние медленно окисляются в клетках с образованием безвредных сульфатных ионов. Таким образом, если скорость поглощения двуокиси серы невелика, то растение будет в состоянии защитить себя от возрастания концентрации сульфитных ионов. В некоторых случаях, уровень S02 в воздухе и влажность в воздухе или на поверхности листьев могут привести к образованию серной кислоты H2S04. Повреждения, вызванные такой ситуацией, обычно широкомасштабны и охватывают практически все виды растений на загрязненной территории. Симптомы представлены ожогами, опаданием листьев или даже гибелью целых растительных сообществ.
Хронические симптомы возникают при низком уровне загрязнения S02. Они приводят к окрашиванию листьев от светло-желтого (белого) до красного, а также к мозаичности листьев или хлорозу с одновременным угнетением роста. Острые симптомы представляет собою ожоги листьев с очень четкой линией раздела между поврежденным и неповрежденным участком. На хвойных деревьях поражаются кончики игл. Развивается оранжевое окрашивание. На большинстве широколиственных растений пораженные ткани белеют, появляются некротические пятна, причем пятна занимают целые, ограниченные сосудами края листа, которые потом отмирают, образуя краевой ожог. Симптомы чаще проявляются на верхней поверхности листа и на молодых листьях, которые более чувствительны к повреждениям двуокисью серы. Растения, перенесшие водный стресс, более устойчивы к повреждениям.
2. Озон (Оэ): естественный компонент атмосферы, присутствующий в наибольших концентрациях на высоте 22,5 км над поверхностью земли. Без этого слоя жизнь на поверхности земли не может существовать. Но высокие концентрации озона также формируются и ниже, у поверхности земли, путем фотохимических реакций, вызванных автомобильными выбросами, т. е. окисями азота и углеводородами. Остальные источники представлены сгоранием топлива в промышленности, нефтеочисткой и некоторыми другими незначительными источниками.
Озон повреждает листья растений при экспозиции всего несколько часов при концентрации 0,1-0,5 частиц на миллион (ррм). Озон проникает в листья через устьица и повреждает столбчатые и другие клетки, разрывая клеточные мембраны. Поврежденные клетки около устьица сьеживаются и погибают, и белые (обесцвеченные) некротические пятнышки образуются сначала на верхней, а потом и на нижней стороне листа. Многие культурные растения, такие как люцерна, фасоль, цитрусовые, виноград, картофель, бобы, табак, пшеница, а также многие декоративные растения и деревья такие как ясень, сирень, некоторые хвойные и тополя довольно восприимчивы к повреждениям озоном. Тогда как некоторые другие культуры, например, хлопчатник, салат и абрикос полностью устойчивы. Симптомы представлены ожогом листьев с образованием многоцветных пятен - это наиболее характерный признак повреждения озоном низкой концентрации. В зависимости от вида растения ожог или пятнистость может быть пурпурной, желтой или беловатой. Обычно повреждается равномерно вся верхняя поверхность листа с участками непораженной ткани вперемешку с пораженными. Происходит также угнетение роста растений.
Острые симптомы очень похожи на симптомы, вызванные S02 и NOz, с большими некротическими пятнами или ожогами края листа. Беспорядочно разбросанные пятна могут быть рыжевато-коричневые, белые или темно-коричневые с четкой линией раздела между пораженной и непораженной зоной. У хвойных озон вызывает однообразные ожоги всех игл на одном пучке во время их появления из влагалища. Образуется четкая линия с повреждением на всех иглах пучка. Листья большинства растений наиболее чувствительны к озону на срединных этапах своего развития, тогда как очень молодые и старые листья более устойчивы. Очень сильно поврежденные озоном растения могут иметь водянистые пятна перед приобретением окраски.
3. Галогены (хлор, фтор): основными источниками фтора являются производства по плавке руды, получению фосфатных удобрений, обработке алюминиевой руды, производству керамики. Большая часть повреждений обусловлена газообразной формой, которая легко проникает внутрь растений через устьица.
Хлор образуется при получении пластмасс, отбеливании хлопка и льна, исправлении кабеля покрытого пластиком с помощью обжига, производстве хлороводородной кислоты. Хлор проникает внутрь растений с трудом, но его повреждающая способность очень высока.
Хронические симптомы галогены вызывают при низких концентрациях: тусклые серо-зеленые или водянистые участки на краях листьев некоторых видов растений. Хронические симптомы очень редко остаются без изменений. При подьеме температуры они усиливаются и превращаются в острые. Острые симптомы повреждений при высоких уровнях или низких уровнях, но длительно воздействующих газообразных галогенов, проявляются на краях или кончиках растений. Хлороз краев листьев и дальнейший некроз - наиболее типичный симптом повреждений, вызванных галогенами. Однако их легко спутать с тепловыми ожогами, повреждениями засухой или избытком солей в почве. У некоторых видов растений развиваются межсосудистые некрозы.
4. Окиси азота (NO): источниками окисей азота являются выбросы двигателей внутреннего сгорания, процессы связанные с производством азотной кислоты, горение твердого топлива. Сам загрязнитель редко вызывает прямые повреждения растений, но это важнейший элемент при образовании озона и ПАН. Когда повреждения вызваны непосредственно окисями азота, то симптомы очень похожи на окись серы.
5. ПАН (пероксиацилнитраты): некоторые виды ПАН образуются в ходе фотохимических реакций с участием окисей азота, углеводородов и солнечного света. Именно эти соединения имеются в виду, когда мы говорим "смог". Другим важным продуктом этой реакции является озон. ПАН является наиболее распространенным продуктом таких реакций и вызывает много повреждений у культурных растений вблизи промышленных центров. ПАН поглощается через устьица листьев и вызывает повреждения уже при концентрации 0,01-0,02 ррм. В городских районах такие концентрации не редкость, а в низинах некоторых городов зафиксированы концентрации от 0,05 до 0,21 ррм. Оказавшись внутри листа, ПАН повреждает в первую очередь губчатые клетки паренхимы, которые сьеживаются и замещаются воздушными мешками, которые придают листу блестящую посеребренную поверхность. Симптомы у широколиственных растений проявляются преимущественно на нижней поверхности листьев, а у однодольных растений — на обеих поверхностях. Молодые побеги и листья более восприимчивы к повреждениям и периодическое повреждение ПАН листьев приводит к фасциации (полосатой исчерченнос- ти) или к "прищипыванию" листьев от обесцвечивания или гибели большинства восприимчивых листьев соответственно.
Хронические симптомы проявляются в угнетении роста растений в сочетании со слабыми хлорозами верхней поверхности листьев, может также появляться исчерченность молодых растущих листьев ожогами.
Острые симптомы трудно отличимы от хронических, если бы не появление бронзового окрашивания на нижней поверхности листьев. Блестящее серебристое или бронзовое окрашивание нижней поверхности листьев появляется у большинства культур через 24-72 часа после действия ПАН. В дальнейшем поврежденные ткани разрушаются и погибают. Разрушающиеся ткани становятся бурыми или белыми и, если концентрация была слишком велика, то бронзовое или серебристое окрашивание может и не возникнуть. Молодые, быстро растущие ткани более чувствительны к повреждениям ПАН, чем старые.
6. Этилен (СН2—СН2): источником этилена являются выбросы при неполном сгорании твердого топлива и производство пластмасс. Механизм действия этого загрязнителя основан на его гормональной активности.
Хронические симптомы возникают при низких дозах, когда этилен вызывает загибание краев листьев и лепестков на цветах вниз у многих видов растений. Наблюдается ограничение роста, а также плохое цветение. Острые симптомы представлены ожогами частей растений, особенно цветов: сначала проявляется в виде увядания, а затем и усыхания поврежденных тканей. Преждевременное опадение листьев также характерно для поражения этиленом.
7. Твердые частицы пыли: почти все промышленные процессы так же, как добыча полезных ископаемых, разрушение горных пород при строительстве, почвенная эрозия и автомобильные выбросы сопряжены с выделением в атмосферу мелких твердых частиц. Эти частицы не играют большой роли для растений, поскольку смываются дождями. Единственно почему они могут стать проблемой, если их чрезмерное накопление совпадет с появлением поверхностной влаги на листьях и вызовет образование кислот и щелочей. Тогда на поверхности листьев образуются некротические пятна от ожогов сильными кислотами и щелочами.
13.6 Предотвращение и смягчение повреждений,
вызванных загрязнением воздуха
Предварительные исследования показывают, что существуют некоторые способы смягчения действия загрязнителей воздуха при своевременном их применении. Они относятся к повышению устойчивости растений следующими приемами:
1. Обильный полив растений (без использования метода дождевания). Тем самым снижаются вредные последствия нарушения водного баланса, уменьшается концентрация вредных газов в приземном слое воздуха. Попадание капельно-жидкой влаги на листья при дождевании усиливает вредное действие большинства загрязнений;
2. Внесение полного минерального удобрения, включая подкормку, благодаря чему повышается устойчивость растений. Наряду с этим, даже небольшой избыток азота усиливает чувствительность к загрязнениям атмосферы;
3. Применение микроэлементов путем подкормок и предпосевной обработки семян. Особенно эффективны соли марганца, цинка, кобальта, стронция;
4. Обработка растений физиологически активными веществами: 2, 4-Д; кислотами (инцолилуксусной, гидроксибензОйчой, аскорбиновой) снижает вредоносность атмосферных загрязнений. Следует иметь в виду, что даже при небольших атмосферных повреждениях резко снижается устойчивость растений к возбудителям инфекционных болезней. Полусапротрофные организмы легко проникают в поврежденные и ослабленные ткани, ингибируя затем и неповрежденные. Поэтому при начальных признаках повреждений растений проводят обработку фунгицидами, повторяя ее по мере необходимости. Существуют также значительные генетические различия в восприимчивости растений к повреждающему действию загрязнителей воздуха. Поэтому при оценке селекционного материала следует отдавать предпочтение устойчивым формам. В целом, систематическое воздействие загрязнителей воздуха ослабляет растения, и они становятся более восприимчивы к инфицированию патогенами и повреждению вредителями. Размещение чувствительных к загрязнителям культур должно вестись с учетом их вероятного повреждения на как можно большем удалении от крупных промышленных объектов.
Современный уровень загрязнения атмосферы, а главное значительное его увеличение в ближайшем будущем может привести к заметным экономическим потерям, особенно в сельскохозяйственных регионах вблизи промышленных центров. Основной путь защиты растений - это ограничение загрязнения воздуха, чего достичь очень трудно, особенно в сжатые сроки Главная задача фитопатологов в настоящий момент, особенно в нашей стране, состоит в четком обозначении проблемы, доказательстве всем, что она действительно существует и требует решения. Всем известно, что концентрация токсичных газов вблизи промышленных объектов Новосибирска часто превышает ПДК в несколько раз. Нам известны также многочисленные случаи проявления некротических пятнистостей неизвестного происхождения и даже гибели растений, например, в Искитимском районе зафиксирована заметная гибель огурца и моркови, особенно в 1991 году на ГСУ. Массовая некротическая пятнистость ячменя неизвестного происхождения отмечена в 1990 году в Тюменской области. Мы столкнулись с проблемой значительного повышения вредоносности фитофтороза картофеля и томатов, ложной мучнистой росы огурца, и есть основания полагать, что обострение этих болезней за последние 5-7 лет связано с загрязнением окружающей среды. Посетивший Новосибирск в составе делегации американских ученых в 1988 году профессор Пенсильванского университета Скелли отметил, что проблема повреждения культурных растений и деревьев, обусловленная загрязнением воздуха имеет в Новосибирской области и Алтайском крае глобальное отрицательное значение Он отметил значительные повреждения растений двуокисью серы, окисями азота, ПАН и озоном. Однако в сибирском регионе да и во всей стране исследования в этом направпении пока практически не проводятся, хотя актуальность их очевидна.
В результате изучения главы 13
Магистрант должен знать:
- проблему глобального загрязнения воздушной среды и ее значение для физиологического состояния растений в агроэкосистемах, состав загрязнителей и виды наиболее чувствительных растений к их повреждающему действию.
Магистрант должен уметь:
- диагносцировать повреждения, вызываемые загрязнителями воздушной среды, и отличать их от повреждений, которые причиняют вредные организмы;
- разработать мероприятия по смягчению отрицательного влияния глобального загрязнения воздуха на физиологическое состояние растений в агроэкосистемах.
1) В чем состоит проблема глобального загрязнения окружающей среды?
2) Какие загрязнители воздушной среды Вы знаете и каково их происхождение?
3) Какие виды растений особенно чувствительны к загрязнителям воздушной среды?
4) Какие хронические и острые симптомы вызывают загрязнители воздуха у растений?
5) Какие мероприятия можно предложить для смягчения повреждающего действия загрязнителей воздуха на сельскохозяйственные культуры в агроэкосистемах?
ЛИТЕРАТУРА
1. Агротехнический метод защиты растений. Научные труды ВАСХНИЛ,- М.: Колос, 1981,- 144 с.
2. Агротехнические приемы ограничения развития болезней и вредителей зерновых колосовых культур в Западной Сибири. Рекомендации,- Новосибирск, 1987.- 44 с.
3. Болезни технических культур / В. Ф. Пересыпкин, 3. А. Пожар,С. Корниенко и другие. Под редакцией В. Ф. Пересыпкина.- М.: Агропромиздат, 1986,- 317 с.
4. Болезни сельскохозяйственных культур: в 3-х томах. / В. Ф. Пересыпкин, 3. А. Пожар, Н. Н. Кирик и другие / Под редакцией Ф. Пересыпкина,- Киев.: Урожай, 1989.- 666 с.
5. Великанов Л. Л., Сидорова И. И. Экологические проблемы защиты растений от болезней /ВИНИТИ,- М., 1988,-144 с.
6. Возбудители болезней сельскохозяйственных культур Дальнего Востока- М.: Наука, 1980,-371 с.
7. Воробьев С. А., Каштанов А. Н., Лыков А. М., Макаров И. П. Земледелие,- М.: Во Агропромиздат, 1991,- 528 с.
8. Вредители и болезни сельскохозяйственных культур в Западной Сибири,- Новосибирск: Западно-Сибирское книжное издательство, 1985,- 214 с.
9. Жученко А. А. Адаптивное растениеводство (эколого-генетические основы).- Кишенев: Штиинца, 1990.- 432 с.
10. Жученко А. А. Стратегия адаптивной интенсификации сельского хозяйства (концепция).- Пущино, 1994,- 148 с.
11. Захаренко В. А., Ртищева И. А., Ченкен А. Ф., Гончаров Н. Р , Захаренко А. В. Экономические и организационные основы управления фитосанитарным состоянием агроценозов. Методические рекомендации, - М.: Россельхозакадемия, 1994,- 38 с.
12. Кирюшин В. И., Власенко А. Н., Чулкина В. А. Яровая пшеница: прогрессивные технологии,- Новосибирск: Новосибирское книжное издательство, 1988,- 160 с.
13. Мегалов В. А. Агротехника против вредителей овощных культур,- М.: Колос, 1971,- 120 с.
14. Международные правила анализа семян,- М.: Колос, 1984. 310 с.
15. Методические рекомендации по изучению влияние агротехнических приемов на численность вредителей и возбудителей болезни полевых культур. Отделение защиты растений ВАСХНИЛ.- М , 1962.- 49 с.
16. Научные основы защиты растений. Сборник научных трудом ВАСХНИЛ // Под редакцией академиков ВАСХНИЛ Ю. Н. Фадеев и К. В. Новожилова.- М.: Колос, 1984,- 311 с.
17. Павлов И. Ф. Защита полевых культур от вредителей,- Россельхозиздат, 1987,- 254 с.
18. Рекомендации по защите сельскохозяйственных культур Иркутской области от главнейших вредителей и болезней,- Иркутск, 1991.- 52 с.
19. Робертс Д. А. Основы защиты растений (пер. с англ.).- М.: Колос, 1981 - 256 с.
20. Самерсов В. Ф. Интегрированная система защиты зерновых культур от вредителей,- Минск: Ураджай, 1988.- 208 с.
21. Семенов А. Я., Федерова Р. Н. Инфекция семян хлебных злаков,- М.: Колос, 1984.-96 с.
22. Соколов М. С., Монастырский О. А., Пикушова Э. А. Экологизация защиты растений.- Пущино, 1994.- 464 с.
23. Составление и применение фитопатологических почвенных картограмм (ФПК) по заселенности почв возбудителем гельминтоспориозной корневой гнили. Методические рекомендации.- Новосибирск, 1987.-181.
24. Сусидко П. И. Экологические принципы профилактических мероприятий // Экологизация защиты растений.- М., 1991.- С. 3-10.
25. Стратегия борьбы с вредителями, болезнями растений и сорняками в будущем. Перевод с английского // Под ред. академика ВАСХНИЛ Ю. Н. Фадеева,- М.: Колос, 1977,- 382 с.
26. Тишлер В. Сельскохозяйственная экология. Под редакцией и с предисловием профессора М. С. Гилярова. Пер. с нем.- М.: Колос, 1971,- 455 с.
27. Фитосанитарная диагностика. Под редакцией А. Ф. Ченкина.- М.: Колос, 1994,- 322 с.
28. Чулкин Ю. И. Нормативный метод расчета норм и доз минеральных удобрений.- Новосибирск, 1988.- 260.
29. Чулкина В. А. Биологические основы эпифитотиологии,- М.: Агропромиздат, 1991.- 288 с.
30. Чулкина В. А. Корневые гнили хлебных злаков в Сибири.- Новосибирск: Наука, Сибирское отделение, 1985.- 190 с.
31. Чулкина В. А., Коняева Н. М., Кузнецова Т. Т. Борьба с болезнями сельскохозяйственных культур в Сибири,- М.: Россельхозиздат, 1987.- 252 с.
32. Чулкина В. А., Чулкин Ю. И. Управление агроэкосистемами в защите растений,- Новосибирск, 1995,- 202 с.
33. Чулкина В. А., Торопова Е. Ю., Стецов Г. Я. Эпифитотиология (экологические основы защиты растений).- Новосибирск, 1998.- 226 с.
34. Шевелуха В. С., Новожилов К. В., Левитин М. М. и др. Временные рекомендации по агротехническим мерам ограничения распространения и вредоносности фузариоза колоса,- М.: ВАСХНИЛ, 1991.- 14 с.
35. Щеголев В. Н. Агротехнические методы защиты полевых культур от вредных насекомых и болезней.- М,-Л.: Сельхозгиз, 1938.- 264 с.
СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ 3
ГЛАВА I. ВЛИЯНИЕ ВРЕДНЫХ ОРГАНИЗМОВ
НА ФИЗИОЛОГИЧЕСКОЕ СОСТОЯНИЕ РАСТЕНИЙ И
ФОРМИРОВАНИЕ ОСНОВНЫХ ЭЛЕМЕНТОВ
СТРУКТУРЫ УРОЖАЯ 5 1.1 Физиологические функции растений, нарушаемые
вредными организмами 5
1.2 Нарушение фотосинтеза и перемещения ассимилятов 6
1.3 Нарушение дыхания культурных растений 7
1.4 Разрушение запасных питательных веществ 8
1.5 Нарушение поглощения воды и минеральных веществ
из почвы корневой системой 9
1.6 Нарушение транспорта воды, веществ, метаболитов 10
1.7 Снижение ростовых процессов растений
под влиянием вредных организмов 11
1.8 Критические периоды, создаваемые вредными
организмами в формировании основных элементов
структуры урожая 13
Магистрант должен знать/уметь 21
ГЛАВА 2. МЕХАНИЗМ ДЕЙСТВИЯ АГРОТЕХНИЧЕСКИХ
ПРИЕМОВ НА ДИНАМИКУ ЭПИФИТОТИЧЕСКОГО
ПРОЦЕССА (ЭП) 23
2.1 Фундаментальность действия агротехнического метода 23
2.2 Использование экологической классификации вредных организмов
для повышения эффективности агротехнических приемов 27
2.3 Использование модели эпифитотического процесса (ЭП) для
определения механизма действия агротехнических приемов 32
Магистрант должен знать/уметь 35
ГЛАВА 3. КОНСТРУИРОВАНИЕ АГРОЭКОСИСТЕМ В ЦЕЛЯХ
ЗАЩИТЫ РАСТЕНИЙ 49
3.1 Механизмы действия севооборотов 50
3.2 Влияние севооборотов на развитие почвенных,
или корне-клубневых, вредных организмов 53
3.3 Оптимизация севооборотов и агроландшафтов в целях защиты
растений от наземно-воздушных, или листо-стеблевых, вредных
организмов 68
3.4 Влияние севооборотов на развитие семенных
и трансмиссивных вредных организмов 51
3.5 Общие принципы оптимизации фитосанитарного состояния
агроэкосистем на уровне севоборотов и агроландшафтов 53
Магистрант должен знать/уметь 53
ГЛАВА 4. ЗНАЧЕНИЕ УСТОЙЧИВОСТИ СОРТА
К ВРЕДНЫМ ОРГАНИЗМАМ 55
4.1 Изменение устойчивости растений к вредным организмам в
агроэкосистемах по мере развития земледелия и селекции 55
4.2 Типы устойчивости растений к вредным организмам
в агроэкосистемах 56
Магистрант должен знать/уметь 57
ГЛАВА 5. ПРИМЕНЕНИЕ СПОСОБОВ ОБРАБОТКИ ПОЧВЫ
ДЛЯ ЗАЩИТЫ РАСТЕНИЙ ОТ ВРЕДНЫХ ОРГАНИЗМОВ 59
5.1 Многонаправленность применения способов обработки
почвы (общие положения) 59
5.2 Влияние способов обработки почвы на развитие
почвенных, или корне-клубневых, вредных организмов 61
5.3 Влияние способов обработки почвы на жизненный цикл наземно-
воздушных, или листо-стеблевых, вредных организмов 67
Магистрант должен знать/уметь 75
ГЛАВА 6. ФИТОСАНИТАРНАЯ РОЛЬ ОРГАНИЧЕСКОГО
ВЕЩЕСТВА ПОЧВЫ 77
6.1 Значение гумуса в долговременной оптимизации
фитосанитарного состояния почв 77
6.2 Эффективность органических удобрений
в оздоровлении почв 79
6.3 Фитосанитарная роль зеленых удобрений
и промежуточных культур 84
Магистрант должен знать/уметь 88
ГЛАВА 7. ПРИМЕНЕНИЕ МИНЕРАЛЬНЫХ УДОБРЕНИЙ
И ХИМИЧЕСКИХ МЕЛИОРАНТОВ В ЦЕЛЯХ ЗАЩИТЫ
РАСТЕНИЙ ОТ ВРЕДНЫХ ОРГАНИЗМОВ 89
7.1 Многоплановое действие минеральных удобрений 89
7.2 Влияние минеральных удобрений на развитие почвенных,
или корне-клубневых, вредных организмов 90
7.3 Влияние минеральных удобрений на развитие наземно-
воздушных, или листо-стеблевых, вредных организмов 99
7.4 Роль химической мелиорации почв в защите растений 105
Магистрант должен знать/уметь 110
Вопросы для самопроверки 111
ГЛАВА 8. ФИТОСАНИТАРНОЕ СОСТОЯНИЕ СЕМЯН И
СПОСОБЫ ПОВЫШЕНИЯ ИХ КАЧЕСТВА 112
8.1 Фитосанитарные регламенты качества семян 112
8.2 Микотоксикоз зерна и другой сельскохозяйственной продукции 119
8.3 Комплекс мероприятий по созданию фонда здоровых семян 125
Магистрант должен знать/уметь 136
ГЛАВА 9. ВЛИЯНИЕ СРОКОВ ПОСЕВА НА ФИТОСАНИТАРНОЕ
СОСТОЯНИЕ ПОСЕВОВ 138
Магистрант должен знать/уметь 147
ГЛАВА 10. ВЛИЯНИЕ НОРМ ВЫСЕВА НА РАЗВИТИЕ
ВРЕДНЫХ ОРГАНИЗМОВ 149
Магистрант должен знать/уметь 153
ГЛАВА 11. ГЛУБИНА ПОСЕВА И СОЗДАНИЕ ЭФФЕКТИВНОГО
ЛОЖА ДЛЯ СЕМЯН 154
Магистрант должен знать/уметь 163
Вопросы для самопроверки 163
ГЛАВА 12. СИСТЕМНЫЙ ПОДХОД К ОПТИМИЗАЦИИ
ФИТОСАНИТАРНОГО СОСТОЯНИЯ АГРОЭКОСИСТЕМ 164
12.1 Создание условий неблагоприятных для жизнедеятельности вредных
организмов и благоприятных для растений-хозяев 164
12.2 Защита формирующихся элементов структуры урожая
от сообщества вредных организмов 166
12.3 Агротехнические условия повышения эффективности
средств защиты растений 174
Магистрант должен знать/уметь 181
ГЛАВА 13. ВЛИЯНИЕ ГЛОБАЛЬНОГО ЗАГРЯЗНЕНИЯ
ВОЗДУШНОЙ СРЕДЫ НА СОСТОЯНИЕ РАСТЕНИЙ
В АГРОЭКОСИСТЕМАХ 183
13.1 Кислотные дожди 183
13.2 Загрязнители воздуха и типы повреждений растений 285
13.3 Диагностика повреждений растений,
вызванных загрязнением воздуха 186
13.4 Механизмы, которыми загрязнители воздуха
повреждают растения 188
13.5 Основные загрязнители и вызываемые ими симптомы 189
13.6 Предотвращение и смягчение повреждений, вызванных
загрязнением воздуха 193
Магистрант должен знать/уметь 194
ЛИТЕРАТУРА 195
Курманбаев С.К., Джаманова Г.И.
ЭКОЛОГИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ ОРГАНИЗАЦИИ ЗАЩИТЫ РАСТЕНИЙ
Учебное пособие
Издается в собственной редакции
Рекомендовано к печати Ученым Советом Государственного университета им. Шакарима г. Семей
Подписано в печать 14.12.2015 г
Формат 60х84/16 Бумага офсетная
Условно 12.5 п.л. Заказ 27 Тираж 100 экз
Настоящий материал опубликован пользователем Джаманова Гульнара Илюсюзовна. Инфоурок является информационным посредником и предоставляет пользователям возможность размещать на сайте методические материалы. Всю ответственность за опубликованные материалы, содержащиеся в них сведения, а также за соблюдение авторских прав несут пользователи, загрузившие материал на сайт
Если Вы считаете, что материал нарушает авторские права либо по каким-то другим причинам должен быть удален с сайта, Вы можете оставить жалобу на материал.
Удалить материал
Курс повышения квалификации
Курс повышения квалификации
Курс профессиональной переподготовки
Курс профессиональной переподготовки
Рабочие листы
к вашим урокам
Скачать
7 240 612 материалов в базе
Вам будут доступны для скачивания все 218 528 материалов из нашего маркетплейса.
Мини-курс
6 ч.
Оставьте свой комментарий
Авторизуйтесь, чтобы задавать вопросы.