Содержание к диссертации
Введение
1. Физико-географическая характеристика Самарской области 7
1.1. Климатические условия 7
1.2. Особенности рельефа, почв, растительности и животного мира 10
1.3. Место проведения опытов и погодные условия в годы исследований 12
2. Методы исследований и материал 19
3. Биология и экология пшеничного трипса {Haplothrips tritici Kurd.) 29
3.1. Распространение и индивидуальное развитие пшеничного трипса 29
3.2. Биологические особенности пшеничного трипса 38
3.3. Сезонная и многолетняя динамика развития, возрастных спектров, численности и биомассы популяций пшеничного трипса 45
4. Влияние агротехнических приемов на численность и распределение пшеничного трипса 69
4.1. Влияние агротехнических приемов на распределение имаго 80
4.2. Влияние агротехнических приемов на распределение личинок пшеничного трипса в колосьях и в почве 87
5. Влияние пшеничного трипса на кормовые растения и его вредоносность 93
Выводы 100
Список использованной литературы 113
Приложения 129
- Особенности рельефа, почв, растительности и животного мира
- Распространение и индивидуальное развитие пшеничного трипса
- Влияние агротехнических приемов на распределение имаго
Введение к работе
Актуальность темы. В сельском хозяйстве Самарской области и России в целом ведущее место занимает пшеница, где ее посевы составляют около 20% общей площади пашни. При этом яровая пшеница является одной из наиболее ценных возделываемых зерновых культур. В России площади посевов яровой пшеницы составляют около 17,1 млн. га, в Самарской области - 326,1 тыс. га, а озимой пшеницы - соответственно 8,9 млн. га и 266,5 тыс. га.
Агроценозы пшеницы отличаются высоким биоразнообразием, где в России и прилежащих странах выявлено около 670 видов насекомых, 416 - из которых являются фитофагами (Определитель..., 1980). Многие из фитофагов существенно снижают урожайность и качество зерна пшеницы.
В настоящее время в защите растений от болезней и вредителей наиболее перспективным является биоценотический подход, который предполагает сопряженное изучение биологии и экологии популяций доминирующих видов, особенностей функционирования агроценозов с целью повышения их устойчивости, обеспечение равновесного состояния за счет процессов саморегуляции (Каплин, 1997).
Пшеничный трипе {Haplothrips tritici Kurd.) - наиболее многочисленный и слабоизученный в Самарской области фитофаг озимой и яровой пшеницы. Малые размеры и скрытый образ жизни на всех стадиях развития являются причинами недостаточной изученности его биологии и экологии.
Все это обусловливает актуальность темы. Работа посвящена исследованию состава, структуры, сезонной и многолетней динамики популяций пшеничного трипса, пищевых связей, взаимоотношений с кормовыми растениями, вредоносности трипса и влиянию на него агротехнических приемов как одного из экологических факторов.
Связь темы диссертации с плановыми исследованиями. Представленная работа является составной частью научно-исследовательских работ кафедр
земледелия и защиты растений по темам «Разработка основных элементов эко-логобезопасных, энергосберегающих систем земледелия, адаптивных условиям лесостепи Заволжья» утвержденной 17.03.97 г. (№ 39-14/791, № гос. регистрации 01970002446) и «Мониторинг вредителей и возбудителей болезней зерновых колосовых культур в Самарской области».
Цель и задачи исследования. Основной целью работы являлось изучение биологии, экологии и вредоносности пшеничного трипса в Самарской области, влияние на него агротехнических приемов возделывания пшеницы. При выполнении поставленной цели за основу были приняты методики В.И. Тайского (1970) и Ю.Б. Шуровенкова (1966).
В связи с этим ставились следующие задачи:
выявить состав, структуру, сезонную и многолетнюю динамику популяций пшеничного трипса;
определить зависимость динамики популяции от внешних факторов среды;
изучить пищевые связи и взаимоотношения пшеничного трипса с кормовыми растениями;
выявить особенности биологии и вредоносности пшеничного трипса в агроценозах лесостепи Самарской области;
определить влияние агротехнических приемов (обработки почвы, вида пара и системы удобрений) на состав и структуру популяций пшеничного трипса.
Научная новизна. Впервые произведен детальный сопряженный анализ развития популяций кормовых растений и пшеничного трипса, пищевых связей имаго и личинок, их экологической ниши, получены новые данные по сезонной и многолетней динамики численности, биомассы и возрастных спектров популяций трипса, зимовке и метаморфозу его личинок, комплексному влиянию агротехнических приемов на численность и распределение яиц, личинок и имаго трипса в агроценозах, вредоносности трипса в условиях лесостепи Самарской
области. Для анализа пространственного распределения личинок и имаго трип-са в агроценозах впервые в энтомологических исследованиях применена программа Mathcad Professional, версия 7.0.
Теоретическая и практическая значимость работы. Представленные в диссертации материалы, научные положения, выводы могут быть использованы для развития теоретических основ современной экологии, а так же найти применение в практике сельского хозяйства и защиты растений, в курсах по энтомологии, биологии и экологии насекомых для студентов высших учебных заведений.
Реализация результатов исследований. Результаты исследований используются в курсе лекций по сельскохозяйственной энтомологии для студентов СГСХА.
Апробация работы. Материалы исследований были доложены на Международной научной конференции «Актуальные проблемы современной науки» (Самара, 2000), научной конференции «Технологические и экологические ресурсы повышения продуктивности сельскохозяйственных культур в современных системах земледелия» (Казань, 1999), на 46-ой и 47-ой научно-практических конференциях профессорско-преподавательского состава сотрудников и аспирантов СГСХА (Самара, 1999, 2000). Работа рассматривалась на заседании кафедры защиты растений СГСХА.
Публикации результатов исследований. По теме диссертации опубликовано 6 научных работ.
Декларация личного участия автора. Диссертация содержит фактический материал, полученный лично автором в течение 1997-2000 гг. В небольшом объеме использованы фондовые материалы кафедры защиты растений по численности и распределению имаго пшеничного трипса в агроценозах пшеницы в 1996 и 1997 гг. Помощь с проведением полевых учетов трипсов оказали аспиранты и студенты кафедры защиты растений СГСХА, обработка и анализ собранного материала выполнены автором полностью самостоятельно.
Основные положения выносимые на защиту:
Распространение и индивидуальное развитие пшеничного трипса.
Биологические особенности пшеничного трипса в агроценозах лесостепи Самарской области
Сезонная и многолетняя динамика численности популяций пшеничного трипса, их состав и структура.
Взаимоотношения пшеничного трипса с кормовыми растениями и его вредоносность.
Влияние агротехнических приемов на численность имаго и личинок пшеничного трипса.
Объем и структура работы. Диссертация состоит из введения, 5 глав, выводов, рекомендаций, списка литературы и приложений. Фактический материал отражен в 5 рисунках, 18 таблицах и 37 приложениях. Список литературы включает 171 источников, из них 12 иностранных.
Автор выражает благодарность доктору биологических наук, профессору В.И. Танскому и кандидату биологических наук B.C. Великань за консультации по теме исследований и помощь в определении трипсов, научному руководителю, доктору биологических наук В.Г. Каплину за помощь и поддержку во время сбора материала, его обработки, анализа, написания диссертации, доктору сельскохозяйственных наук, профессору Г.И. Казакову за предоставление возможности в проведении исследований на опытном поле кафедры земледелия, аспирантам и студентам кафедры защиты растений СГСХА за помощь в проведении полевых учетов трипсов.
Особенности рельефа, почв, растительности и животного мира
Рельеф представлен асимметрично построенными водоразделами. Водораздельное пространство представляет открытые степные равнины, лежащие на высоте 75... 100 м над уровнем моря с наклоном в сторону рек, к которым они спускаются слабозаметными уступами. Местами они пересекаются балками и лощинами (Мильков, 1953; Ступишин, 1964; Юрыгина, 1986).
Самарская область расположена в двух природно-климатических зонах -лесостепной и степной. Естественным рубежом между ними служат реки Самара и Кинель, а междуречье этих рек является переходной зоной от лесостепи к степи. В связи с изменением почвенно-климатических условий в направлении с севера на юг и с запада на восток постепенно изменяется видовой состав растительности: более влаголюбивые виды сменяются засухоустойчивыми, выносящими малоснежные зимы и засоленные почвы, по мере продвижения на юг все меньше становится лесов, на юге Сыртового Заволжья они исчезают совсем. К лесостепной зоне относится все правобережье области и часть левобережья (севернее р. Большой Кинель) (Трегубов, Лобов, Холина, 1988).
Растительность Самарской области представлена лесами, лугами и степями. В поймах рек широко распространены дуб, осина, береза, вяз и др. Леса занимают чуть больше десятой части территории области. Среди них преобладают дубравы, занимающие 34% площади, занятой лесом. Площадь хвойных лесов составляет 12% от всей территории, покрытой лесом. Главная лесообра-зующая порода в хвойных лесах - сосна обыкновенная. Травянистый покров в них хорошо развит. Это кострец безостый, подмаренник, таволга вязолистная и др. В сырых, заболоченных местах обычны - осоки, ситники, частуха и т.п. Естественная травянистая растительность открытых безлесных пространств лесостепной зоны представлена луговыми степями и лугами суходольными, низинными и пойменными. Луговые степи и остепненные луга используются в основном под пастбища, а низинные и пойменные луга - под сенокосы и частично под пастбища. Основной фон современного ландшафта лесостепи представлен в настоящее время пахотными сельскохозяйственными угодьями (Трегубов, Лобов, Холина, 1988).
В степной зоне преобладают богато-разнотравно-типчаково-ковыльные, разнотравно-типчаково-ковыльные и типчаково-ковыльные степи. В составе луговой флоры принято выделять четыре основные хозяйственные группы растений такие, как злаки, осоки, бобовые и разнотравье. Ведущую роль в сложении лугового травостоя играют представители семейства злаковых.
Почвенный покров Самарской области подчинен строгой зональности, обусловленной постепенным изменением климатических факторов с севера на юг. В пределах лесостепной зоны в южном направлении серые лесные почвы сменяются оподзоленными, выщелоченными, и типичными черноземами. Преобладающими почвами здесь являются черноземы выщелоченные и типичные, среднегумусные, среднемощные, тяжелого механического состава, занимающие 40-50% площади пахотных земель. Средняя мощность их гумусовых горизонтов равна 50-60 см, содержание гумуса значительное и колеблется в пахотном слое в пределах 7,4-7,6%. При переходе от лесостепи к степи выщелоченные и типичные черноземы уступают место черноземам обыкновенным. В степной зоне с севера на юг черноземы обыкновенные сменяются черноземами южными и затем темно-каштановыми почвами (Трегубов, Лобов, Холина, 1988).
На долю сельскохозяйственных угодий в Самарской области приходится 77,4% общей площади, в том числе на долю пашни - 75,6%). Всего зерновые культуры в области занимают 1,4-1,5 млн. га (45,0-48,0% посевной площади), из них на долю озимой пшеницы приходится 266,5 тыс. га (17,8-19,0%), на долю яровой пшеницы - 326,1 тыс. га (21,7-23,3%).
Разнообразие физико-географических условий Самарской области определяет богатство и разнообразие животного мира, населяющего ее. По количеству видов, численности и биомассе в наземных биогеоценозах повсеместно преобладает беспозвоночные. Наиболее многообразны членистоногие (Arthro-poda) и особенно насекомые (Insecta).3ra животные населяют все типы биотопов и играют важную роль в функционировании природных систем. Мировая энтомофауна насчитывает около 2 млн. видов, из которых не менее 30 тыс. видов встречаются в Самарской области (Никифоров, 1951). В отряде Thysanopera наиболее многочисленным и ежегодно встречающимся как на посевах сельскохозяйственных культур, так и на злаках в естественных условиях является пшеничный трипе (Haplothrips tritici Kurd.).
Распространение и индивидуальное развитие пшеничного трипса
Пшеничный трипе {Haplothrips tritici Kurd.) - транспалеарктический, связанный со злаками, степной вид, распространенный от Западной Европы до Приморского края и от Средней Азии и Закавказья на юге до Полесья, Московской и Пермской областей на севере почти повсеместно, где возделывается пшеница. Оптимальные условия для пшеничного трипса складываются в сухих степях с недостаточным и неустойчивым увлажнением, где преимущественно выращивается пшеница (Танский, 1970).
Пшеничный трипе хорошо приспособлен к питанию пшеницей и в массе размножается только на этой культуре, на других злаках имаго пшеничного трипса встречаются в заметно меньшем числе. По данным В.И. Танского (1961), средняя численность пшеничного трипса на посевах культурных злаков составляет на яровой пшенице - 1423, на озимой - 429, на озимой ржи - 184, на ячмене - 121, на овсе - 65, на житняке посевном - 107, на пырее бескорневищном - 171, на костреце безостом - 61 экз./ЮО взмахов сачком.
В ковыльно-типчаковых стациях трипе не встречается. Ковыль и типчак по сравнению с другими злаками все фазы развития проходят в более короткие сроки, а ткани их листьев очень грубы, листья содержат большое количество кремнезема и имеют сильную опушенность. Поэтому взрослый пшеничный трипе не может питаться ими и не откладывает на них яйца.
Пшеничный трипе относится к одним из основных вредителей яровой и озимой пшеницы, и его биология сравнительно хорошо изучена в Северном Казахстане в Целиноградской (Роктанэн и др., 1968; Пашкова, 1971) и Кустанай-ской (Танский, 1958, 1959) областях, в Западном Казахстане (Бей-Биенко, 1939), на Украине в Николаевской, Львовской (Дядечко, 1954, 1964), Полтавской (Курдюмов, 1913), Харьковской (Красиловец, 1981; Ситченко, 1972), Днепропетровской (Писаренко, 1976), областях; в Белоруссии (Самерсов, Яче-ня, 1978; Яченя, 1979), Молдавии (Антонова, 1973), Грузии (Сохадзе, 1966; 1985, Савенко, 1973), Азербайджане (Курбанов, 1954, Джафаров, 1971); в Мордовии (Тимралеев, Четвергова, 1983), Ставропольском крае (Золотухин, 1978; Моисеев, Золотухин, 1978), Ростовской (Щеголев, 1929), Саратовской (Грива-нов, 1958; Дмитриева, 1972; Гурова, Костров, 1978; Каменченко, 1982), Волгоградской (Нефедов, 1955), Воронежской (Щелкановцев, 1929), Рязанской (Алехин, 1990), Московской и Тамбовской (Линдеман, 1883), Курганской (Шуро-венков, 1961, 1966), Челябинской (Иванова, 1953), Иркутской (Рубцов, 1938) областях; в условиях Западной Европы (Watson, 1926; Priesner, 1928; Melis, 1939; Gromadska, 1959; Holtmann, 1962). Данные по трипсам лесостепи Среднего Поволжья крайне отрывочны. Имеются сведения по биологии пшеничного трипса для степного Сыртового Заволжья Самарской области (Шуровенков, 1961).
Пшеничный трипе имеет одногодичную генерацию. В своем развитии от яйца до имаго он проходит пять стадий - две личиночные стадии, пронимфы и две стадии нимфы. Каждая стадия отделена от последующей линькой.
Взрослое, только что отродившееся насекомое имеет красновато-бурый цвет, через несколько часов переходящий в темно-бурый (рис. 4). Крылья прозрачные, затемнены у основания. Тело, вытянутое в длину, брюшко состоит из десяти развитых и одного рудиментарного (недоразвитого) сегмента. Кожные покровы тела с тонкими поперечными морщинками. Переднегрудь сочленена с головой и среднегрудью подвижно, а средне- и заднегрудь срослись между собой, образуя крылогрудь. Длина тела взрослой самки 1,8-2,2 мм. Голова с хоботком имеет длину 280-300 мк (без хоботка - 180-190 мк), ширину 160-170 мк. Длина головы в 1,0-1,2 раза больше ширины. По бокам головы находятся мелкие, тонкие, остроконечные щетинки длиной 45-60 мк. В верхней боковой части головы расположены крупные фасеточные глаза, занимающие от 1/3 до 1/
Влияние агротехнических приемов на распределение имаго
По мнению ряда исследователей, период выхода личинок пшеничного трипса из почвы растянут, и продолжается больше месяца. Вылет взрослых трипсов происходит от начала мая (Средняя Азия, юг Украины) до конца июня (Казахстан, Западная Сибирь). Период их активности включает два основных этапа. К первому из них относится дополнительное питание после прохождения метаморфоза и созревание половых продуктов, а ко второму - спаривание и откладка яиц. В связи с этим на первом этапе они выбирают растения наиболее благоприятные для питания, а на втором - для откладки яиц. Вылетевшие трип-сы заселяют в первую очередь озимую рожь, затем озимую пшеницу и, наконец, яровую пшеницу.
Как отмечалось выше, в системы обработки почвы в изучаемых полевых севооборотах входили: после уборки всех культур - в конце лета и осенью лущение стерни дисковыми боронами, которое проводили в сентябре, реже в октябре (1997 г.) под яровые культуры, а под озимую пшеницу в августе, а также в одном варианте под пар и кукурузу - вспашка плугом с отвалом на глубину 28-30 см, под остальные культуры - безотвальная вспашка плугом со стойками СибИМЭ на 20-22 см (СибИМЭ); в другом варианте под пар и кукурузу - безотвальная вспашка плугом со стойками СибИМЭ на 28-30 см, под остальные культуры - орудиями АКП-2,5 на 10-12 см (АКП) и в третьем варианте под все культуры применялась поверхностная обработка (лущение) тяжелыми дисковыми боронами БДТ-3,0 (БДТ). Весной перед посевом яровых культур проводились покровное боронование и культивация, а также боронование всходов озимой пшеницы (Казаков, Марковский, 1999). Чистый пар культивировали до четырех раз по мере отрастания сорняков. Минеральные удобрения вносили весной под боронование или культивацию культур и осенью под основную обработку. Среди органических удобрений навоз вносился под пар осенью при рекомендуемой и интенсивной системах; и кукурузу при органической системе, а измельченные растительные остатки - под все культуры после их уборки.
Важным является местоположение посевов озимой и яровой пшеницы в предыдущий год, так как они являются основными источниками распространения пшеничного трипса. Необходимо также учитывать, что на имаго пшеничного трипса системы обработки почвы и удобрений на полях озимой и яровой пшеницы в севооборотах влияли косвенно, преимущественно через особенности развития растений. Прямое влияние на численность и распределение ушедших на зимовку личинок пшеничного трипса оказывала обработка почвы под просо и кукурузу (в 1999-2000 гг. - подсолнечник), которые идут в севооборотах соответственно после озимой и яровой пшеницы и являются основными источниками распространения имаго трипса весной. Посев проса и кукурузы проводился в 1998, 1999, 2000 гг. - 20-26 мая, а в 1997 -12 июня. К этому времени личинки трипса уже заканчивают развитие и превращаются в имаго. Поле проса располагается в севообороте между полями озимой и яровой пшеницы, а поле кукурузы (подсолнечника) - между яровой пшеницей и ячменем. Отродившиеся имаго трипса начинают заселять достигшую к этому времени фаз кущения и трубкования озимую пшеницу, и на поле проса складываются для этого наиболее благоприятные условия. На яровую пшеницу имаго трипсов перелетают с озимой пшеницы, ржи и диких злаков. У взрослых трипсов наиболее тесные связи с агротехническими приемами обнаруживаются в период их массового лета и откладки яиц.
По данным учетов трипсов кошением энтомологическим сачком, максимальная численность имаго пшеничного трипса на озимой пшенице в 1997 г. наблюдалась в фазу выколашивания (10.06.), это связано с тем, что именно в эту фазу трипсы, закончив дополнительное питание, концентрировались на озимой пшенице для начала яйцекладки. Пространственное распределение пшеничного трипса на поле было неравномерным (приложение 7, 8). Пик численности наблюдался в посевах по занятому пару при рекомендуемой органо-минеральной системе удобрений (Рек.) и основной обработке почвы на 20-22 см (СибИМЭ) (762 экз./Ю взмахов сачком). Исходя из биологических особенностей пшеничного трипса и морфофизиологических особенностей зерновых культур, на озимой пшенице численность имаго пшеничного трипса возрастает от фазы выхода в трубку (V этап органогенеза) до фазы выколашивания (VII этап органогенеза), причем в этот период трипсы выбирают растения, наиболее подходящие для откладки яиц. Наиболее благоприятен для этого период от начала рыхления обертки до выколашивания 1/2 - 3/4 колоса (Танский, 1958).
В острозасушливом 1998 г. и засушливом 1999 г. расселение пшеничного трипса по полю озимой пшеницы началось в фазу выхода в трубку (V этап органогенеза) с делянок по занятому пару, причем его большая численность в 1998 г. наблюдалась при обработке почвы СибИМЭ и интенсивной системе удобрений (Инт.) (в 1999 г. при обработке почвы АКП-2,5 на 10-12 см). К фазе выколашивания пик численности как в 1998 г., так и в 1999 г. немного сдвигается, однако по-прежнему занимает участки по занятому пару, захватывает прилегающие делянки чистого и сидерального пара (1998 г.) со всеми тремя видами обработки почвы (приложение 9-16). В фазу молочной (1999 г.) и мо-лочно-восковой спелости (1998 г.) все кардинально меняется, имаго пшеничного трипса концентрируются на отстающих растениях, т.е. очаги с максимальной численностью имеют невыколосившиеся растения, поэтому в этих вариантах продолжается откладка яиц. В 1998 г. в это время максимум обилия имаго трипса приходился на посевы озимой пшеницы по сидеральному пару, охватывая все три вида обработки почвы (Ильина, 1999).
