Инфоурок Другое Другие методич. материалыЭКОЛОГИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ ОРГАНИЗАЦИИ ЗАЩИТЫ РАСТЕНИЙ Учебное пособие

ЭКОЛОГИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ ОРГАНИЗАЦИИ ЗАЩИТЫ РАСТЕНИЙ Учебное пособие

Скачать материал

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+ 2О + 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 фузариозногельминто-

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:

отосинтеза 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 вредоносностиВ)

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.

В результате изучения главы 2

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.

Вопросы для самопроверки:

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

В результате изучения главы 4

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.

Вопросы для самопроверки

- 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.

Таким образом, способы обработки почвы оказывают значительное влияние на жизненный цикл наземно-воздушных вредных организмов.

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.

В результаты изучения главы 6

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).

Вопросы для самопроверки:

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.

Параметры возбудителей:

- 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.

Вопросы для самопроверки

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.

Для группы почвенных, или корне-клубневых, вредных организмов семена служат дополнительным фактором передачи.

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

 

 

Таким образом, реальные предпосылки для создания фонда здоро­вых семян и посадочного материала, обладающего высокими посевны­ми и урожайными качествами, обеспечивают следующие мероприятия:

- 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.

В результате изучения главы 8

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.

 

Вопросы для самопроверки

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 IIIIV 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.

 

Вопросы для самопроверки

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.

 

Вопросы для самопроверки:

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.

Вопросы для самопроверки:

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.

Для обеспечения оптимальных параметров числа зерен в колосе (не М6Н66 20 зерен в колосе, например, яровой пшеницы) необходимо при­менять следующую систему агротехнических мероприятий:

- 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.

Вопросы для самопроверки:

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.

Вопросы для самопроверки:

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

Вопросы для самопроверки                                                                               22

 

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

Вопросы для самопроверки                                                                               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

Вопросы для самопроверки                                                                               54

 

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

Вопросы для самопроверки                                                                              58

 

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

Вопросы для самопроверки                                                                              76

 

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

Вопросы для самопроверки                                                                               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

Вопросы для самопроверки                                                                               137

 

ГЛАВА 9. ВЛИЯНИЕ СРОКОВ ПОСЕВА НА ФИТОСАНИТАРНОЕ

СОСТОЯНИЕ ПОСЕВОВ                                                                              138

Магистрант должен знать/уметь                                                                       147

Вопросы для самопроверки                                                                               148

 

ГЛАВА 10. ВЛИЯНИЕ НОРМ ВЫСЕВА НА РАЗВИТИЕ

ВРЕДНЫХ ОРГАНИЗМОВ                                                                             149

Магистрант  должен знать/уметь                                                                      153

Вопросы для самопроверки:                                                                              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

Вопросы для самопроверки                                                                               182

 

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

Вопросы для самопроверки                                                                               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

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 



[1] Сибирский НИИ сельского хозяйства.

Просмотрено: 0%
Просмотрено: 0%
Скачать материал
Скачать материал "ЭКОЛОГИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ ОРГАНИЗАЦИИ ЗАЩИТЫ РАСТЕНИЙ Учебное пособие"

Методические разработки к Вашему уроку:

Получите новую специальность за 2 месяца

Менеджер спортивного клуба

Получите профессию

Интернет-маркетолог

за 6 месяцев

Пройти курс

Рабочие листы
к вашим урокам

Скачать

Скачать материал

Найдите материал к любому уроку, указав свой предмет (категорию), класс, учебник и тему:

6 609 998 материалов в базе

Скачать материал

Другие материалы

Вам будут интересны эти курсы:

Оставьте свой комментарий

Авторизуйтесь, чтобы задавать вопросы.

  • Скачать материал
    • 12.02.2017 6250
    • DOCX 2.3 мбайт
    • 16 скачиваний
    • Оцените материал:
  • 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
  • Автор материала

    Джаманова Гульнара Илюсюзовна
    Джаманова Гульнара Илюсюзовна
    • На сайте: 8 лет и 8 месяцев
    • Подписчики: 0
    • Всего просмотров: 19795
    • Всего материалов: 9

Ваша скидка на курсы

40%
Скидка для нового слушателя. Войдите на сайт, чтобы применить скидку к любому курсу
Курсы со скидкой

Курс профессиональной переподготовки

Фитнес-тренер

Фитнес-тренер

500/1000 ч.

Подать заявку О курсе

Курс профессиональной переподготовки

Библиотечно-библиографические и информационные знания в педагогическом процессе

Педагог-библиотекарь

300/600 ч.

от 7900 руб. от 3950 руб.
Подать заявку О курсе
  • Сейчас обучается 455 человек из 66 регионов

Курс профессиональной переподготовки

Организация деятельности библиотекаря в профессиональном образовании

Библиотекарь

300/600 ч.

от 7900 руб. от 3950 руб.
Подать заявку О курсе
  • Сейчас обучается 279 человек из 66 регионов

Курс повышения квалификации

Специалист в области охраны труда

72/180 ч.

от 1750 руб. от 1050 руб.
Подать заявку О курсе

Мини-курс

Основы искусствознания

5 ч.

780 руб. 390 руб.
Подать заявку О курсе

Мини-курс

Сельский и индустриальный туризм

4 ч.

780 руб. 390 руб.
Подать заявку О курсе

Мини-курс

Эффективные стратегии текстовых коммуникаций в бизнесе

6 ч.

780 руб. 390 руб.
Подать заявку О курсе