Содержание к диссертации
ГЛАВА I
ГЛАВА II
ГЛАВА III
ГЛАВА IV
ВВЕДЕНИЕ 8
ОЗИМАЯ ПШЕНИЦА КАК ОСНОВНОЙ
БИОЛОГИЧЕСКИЙ РЕСУРС АГРОЭКОСИСТЕМ 16
Место озимой пшеницы в агроэкосистемах 16
Влияние минерального питания на продуктивность озимой пшеницы 19
Влияние болезней листьев на продуктивность озимой пшеницы 21
Воздействие удобрений на листовые инфекции.... 22 МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЙ В ПРИМЕНЕНИИ К АГРОЭКОЛОГИЧЕСКИМ УСЛОВИЯМ КАЛИНИНГРАДСКОЙ ОБЛАСТИ 25
Агроэкологические и климатические особенности 25
Объекты и методы исследований 33
АГРОЭКОЛОГИЧЕСКИЙ МОНИТОРИНГ
БОЛЕЗНЕЙ ЛИСТОВОГО АППАРАТА ОЗИМОЙ ІШІЕНИЦЬІВ УСЛОВИЯХ АГРОЛАНДШАФТОВ. 44
Биоэкологическая характеристика прогрессирующих болезней листового аппарата 44
Обзор фитосанитарного состояния агробиоценозов озимой пшеницы в регионах возделывания 56
Агроэкологический мониторинг болезней листового аппарата в Калининградской области 59
Мониторинг болезней за последние 3 0 лет 59
Мониторинг болезней в опытных хозяйствах... 69 БИОЭКОЛОГИЧЕСКОЕ ОБОСНОВАНИЕ ПРОГНОЗИРОВАНИЯ ФУНГИЦИДНОЙ ЗАЩИТЫ ОЗИМОЙ ПШЕНИЦЫ от листовых
ИНФЕКЦИЙ 80
Методы защиты 80
Анализ фунгицидного контроля в агроэкологических условиях Калининградской области 89
4.2.1 Обзор эффективности фитосанитарных
мероприятий 89
4.2.2 Сравнительная динамика развития болезней в
вариантах фунгицидных обработок многофакторных
опытов 92
4.3 Прогнозирование фунгицидной защиты листового
аппарата 118
ГЛАВА V СРЕДСТВА ХИМИЗАЦИИ В ПОВЫШЕНИИ
ПРОДУКТИВНОСТИ АГРОБИОЦЕНОЗОВ
ОЗИМОЙ ПШЕНИЦЫ 123
5.1 Влияние комплексного применения средств
химизации на биопродуктивность агроценоза 123
Экономическая оценка использования средств химизации 147
Экологические аспекты применения пестицидов и
агрохимикатов 149
ВЫВОДЫ 152
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ 155
ПРИЛОЖЕНИЯ 175
ПРИЛОЖЕНИЕ 1 Этапы органогенеза озимой
пшеницы по Ф.М. Куперман (Никитин, 1988) 176
ПРИЛОЖЕНИЕ 2 Шкала стадий развития зерновых
культур - код ВВСН, Zadoks (ЕС) (Шпаар и др., 2001) 178
ПРИЛОЖЕНИЕ 3 Мониторинг развития мучнистой
росы Erysiphe graminis, 2004-2006 гг. (без
фунгицидных обработок) 181
^
ПРИЛОЖЕНИЕ 4 Мониторинг развития септориоза листьев Septoria tritici, 2004—2006 гг. (без
фунгицидных обработок) 182
ПРИЛОЖЕНИЕ 5 Мониторинг развития
пиренофороза Pyrenophora tritici-repentis,
2004-2006 гг. (без фунгицидных обработок) 183
ПРИЛОЖЕНИЕ 6 Мониторинг развития бурой ржавчины Puccinia recondita, 2004—2006 гг. (без
фунгицидных обработок) 184
ПРИЛОЖЕНИЕ 7 Интегрированная система защиты озимой пшеницы от вредителей, болезней и сорняков с учетом оптимизации питания, адаптированная к агроэкологическим условиям
Калининградской области 185
ПРИЛОЖЕНИЕ 8 Ассортимент фунгицидов, применяемых против болезней листьев озимой пшеницы в Калининградской области в
1975-2006 гг 188
ПРИЛОЖЕНИЕ 9 Спектр фунгицидного действия фунгицидов, применяемых против болезней листьев
озимой пшеницы в Калининградской области 189
ПРИЛОЖЕНИЕ 10 Динамика развития болезней в вариантах фунгицидных обработок в ООО «Автотор
- Агро», п. Холмогоровка (2004-2006гг.) 190
ПРИЛОЖЕНИЕ 11 Динамика развития болезней в
вариантах фунгицидных обработок в
ЗАО «Залесское молоко», п. Залесье (2005 г.) 195
ПРИЛОЖЕНИЕ 12 Динамика развития болезней в
вариантах фунгицидных обработок в
КФХ «Калина», п. Калиновка (2004-2006 гг.) 197
ПРИЛОЖЕНИЕ 13 Динамика развития болезней в вариантах фунгицидных обработок в КФХ
«Сестренки», п. Ольховатка (2004-2006 гг.) 201
ПРИЛОЖЕНИЕ 14 Прибавка урожайности озимой пшеницы за счет комплексного применения агрохимикатов и средств защиты растений,
ЗАО «Залесское молоко» (2005 г.), т/га, % 205
ПРИЛОЖЕНИЕ 15 Прибавка урожайности озимой пшеницы за счет комплексного применения агрохимикатов и средств защиты растений,
ЗАО «Залесское молоко» (2006 г.), т/га, % 206
ПРИЛОЖЕНИЕ 16 Урожайность озимой пшеницы и ее прибавка от комплексного применения средств химизации, ЗАО «Залесское молоко» (2005 г.), т/га. 207 ПРИЛОЖЕНИЕ 17 Урожайность озимой пшеницы и ее прибавка от комплексного применения средств химизации, ЗАО «Залесское молоко» (2006 г.), т/га.. 208 ПРИЛОЖЕНИЕ 18 Прибавка урожайности озимой пшеницы за счет применения удобрений, ЗАО
«Залесское молоко» (2005 г.), т/га, % 209
ПРИЛОЖЕНИЕ 19 Прибавка урожайности озимой пшеницы за счет применения удобрений, ЗАО
«Залесское молоко» (2006 г.), т/га, % 210
ПРИЛОЖЕНИЕ 20 Урожайность озимой пшеницы и ее прибавка от азотных подкормок на фоне фунгицидных обработок, ЗАО «Залесское молоко»
(2005 г.), т/га 211
ПРИЛОЖЕНИЕ 21 Урожайность озимой пшеницы и ее прибавка от азотных подкормок на фоне фунгицидных обработок, ЗАО «Залесское молоко»
(2006 г.), т/га 212
ПРИЛОЖЕНИЕ 22 Прибавка урожайности озимой пшеницы за счет применения средств защиты растений, ЗАО «Залесское молоко» (2005 г.), т/га, % 213 ПРИЛОЖЕНИЕ 23 Прибавка урожайности озимой пшеницы за счет применения средств защиты растений, ЗАО «Залесское молоко» (2006 г.), т/га ... 214 ПРИЛОЖЕНИЕ 24 Урожайность озимой пшеницы и ее прибавка от фунгицидных обработок на фоне азотных подкормок, ЗАО «Залесское молоко»
(2005 г.), т/га 215
ПРИЛОЖЕНИЕ 25 Урожайность озимой пшеницы и ее прибавка от фунгицидных обработок на фоне азотных подкормок, ЗАО «Залесское молоко»
(2006 г.), т/га 216
ПРИЛОЖЕНИЕ 26 Прибавка урожайности озимой пшеницы от средств химизации, ЗАО «Залесское
молоко» (2005 г.), % 217
ПРИЛОЖЕНИЕ 27 Прибавка урожайности озимой пшеницы от средств химизации, ЗАО «Залесское
молоко» (2006 г.), % 218
ПРИЛОЖЕНИЕ 28 Масса тысячи зерен озимой пшеницы в зависимости от применения средств
химизации, ЗАО «Залесское молоко» (2005 г.), г 219
ПРИЛОЖЕНИЕ 29 Масса тысячи зерен озимой пшеницы в зависимости от применения средств
химизации, ЗАО «Залесское молоко» (2006 г.), г 220
ПРИЛОЖЕНИЕ 30 Содержание сырого протеина в зерне озимой пшеницы в зависимости от применения средств химизации, ЗАО «Залесское
молоко» (2005 г.), % 221
ПРИЛОЖЕНИЕ 31 Содержание сырого протеина в
зерне озимой пшеницы в зависимости от
применения средств химизации, ОАО «Залесское
молоко» (2006 г.), % 222
Введение к работе
Актуальность темы. Экологическая устойчивость агроландшафтов, основной задачей которых является увеличение производства первичной биологической продукции для решения проблемы обеспечения энергетического уровня питания все возрастающего населения Земного шара, зависит от соблюдения принципа ландшафтно-экологической адаптации систем земледелия, включающего, наряду с другими факторами, оптимизацию питания и защиты растений (Сафонов и др., 2006).
Получение необходимого количества продовольствия в сфере сельскохозяйственной деятельности человека возможно за счет расширения занятых площадей и увеличения урожайности. Здесь следует учесть, что в потребляемой человечеством сельскохозяйственной продукции около 90% энергии заключено в растениеводческой продукции, а до 50% белка, потребляемого человеком, обеспечивают злаковые культуры (Дорофеев и др., 1987). Известно, что только на 11% поверхности земли (15 млн. кв. км) осуществимо активное земледелие, а возможности для расширения сельскохозяйственных угодий ограничены в связи с тем, что ежегодно доля пашни снижается на 1% из-за застроек, эрозии и засоления земель. Поэтому наращивание первичной биологической продукции заключается в интенсивном характере использования уже возделываемых земель, что дает высокий эффект в сохранении биоразнообразия, при этом минимализация нагрузок на природные экосистемы достигается за счет повышения урожайности сельскохозяйственных культур (Тишков, 2006). В России, где доля пашни среди сельскохозяйственных угодий составляет 60% (124,6 млн. га из 206,2 млн. га), эффективность использования каждого гектара в 3 - 5 раз ниже, чем в странах Европы и Америки с развитым аграрным сектором экономики. Причину аналитики видят в недостаточно высоком уровне
культуры земледелия: низкая отдача вносимых минеральных удобрений, потери от вредных организмов, несоблюдение севооборотов, уменьшение содержания гумуса в пахотных горизонтах почвы.
По мнению ученых, основным резервом интенсификации сельскохозяйственного производства является дополнительная «антропогенная энергия», составляющей доминантой которой наряду с новыми технологиями механизации, приемами мелиорации, достижениями селекции служат средства химизации — агрохимикаты и пестициды. При этом организация рационального природопользования и предотвращение негативных последствий их применения имеют приоритетное значение в оптимизации агроэкосистем.
Защита растений является важнейшим звеном современного ландшафтного земледелия. Из общих ежегодных потенциальных потерь урожая в России от вредных организмов на долю болезней приходится 45,1%. Потенциальные потери урожая сельскохозяйственных культур от вредных организмов в Северо-Западном регионе в 1996-2000 гг. достигали 5438 тыс. т зерновых единиц при валовом сборе 10738 тыс. т зерновых единиц (51%). В общем по России потери составили 104464 тыс. т зерновых единиц при валовом сборе 218002 тыс. т зерновых единиц, т.е. 48%. Третью часть в этом объеме занимают потери от болезней - 34,4%, причем в Северо-Западном регионе эта цифра выше — 39,4% среди других групп вредных объектов (Захаренко, 2005). По сведениям С.С. Санина (2004), в России ежегодно потери зерна от комплекса вредных организмов составляют 25-28 млн. т, при этом только от болезней - от 8 до 20 млн. т.
Приведенные показатели позволяют в региональном аспекте определить важность и первоочередность мероприятий по управлению фитосанитарным состоянием агроэкосистем, а также рассматривать это направление в растениеводстве как один из основных элементов в решении продовольственной безопасности. Защита растений от вредных организмов
становится в большей степени проблемой агроэкологической, чем культуртехнической (Соколов, Филипчук, 1999).
Озимая пшеница за многие тысячелетия возделывания накопила
достаточный инфекционный потенциал, а в условиях интенсификации
технологий выращивания произошло усиление развития болезней,
получили распространение вредные организмы, ранее имевшие статус
эпизодических, появились новые виды возбудителей болезней или, уже
известные, расширили свои ареалы. Оптимизация питания озимой
пшеницы направлена на получение высококачественного
продовольственного зерна и достигается дробным внесением минеральных удобрений в соответствующие фазы развития растений путем некорневых подкормок в сухом или жидком виде. Формирующийся мощный листовой аппарат пшеницы становится восприимчивым к листовым инфекциям, так называемым болезням интенсивного типа: мучнистая роса, септориоз листьев и колоса, желтая пятнистость, бурая и желтая ржавчина. В зависимости от складывающихся агрометеорологических условий любой из этих патогенов может стать опасным и вызвать эпифитотию.
Эффективное сельскохозяйственное использование дерново-подзолистых почв, характерных для агроландшафтов Калининградской области, при возделывании озимой пшеницы возможно только при внесении минеральных удобрений, которые существенно увеличивают продуктивность фотосинтеза листьев, но вызывают активизацию болезней. Поэтому обеспечение устойчивости агробиоценозов озимой пшеницы путем оптимизации фитосанитарного состояния с использованием мониторинга развития болезней и прогнозирования защиты от них приобретает сегодня особую актуальность.
В условиях формирования устойчивых агроэкосистем, предполагающих выполнение всех биоэкологических требований растения, в том числе обеспечение полным минеральным питанием и защиту культуры от стрессовых ситуаций, вызываемых вредными
организмами, первостепенное значение имеет изучение эффективности комплексного применения средств химизации. Системный подход к фитосанитарной оптимизации посевов против комплекса вредных организмов, нарушающих формирование основных элементов структуры урожая - это первоочередная задача увеличения урожайности зерна (Чулкина, 2006).
Отсутствие научно-обоснованных сведений о наиболее эффективном сочетании агрохимикатов и пестицидов, гарантирующих формирование первичной биологической продукции агробиоценозов озимой пшеницы на дерново-подзолистых почвах Калининградской области, обуславливает актуальность работы, направленной на повышение урожайности одной из самых продуктивных зерновых культур региона за счет фунгицидного контроля болезней листового аппарата на фоне оптимизации питания.
Цель исследований: использование информационной базы агроэкологического мониторинга болезней листового аппарата озимой пшеницы для прогнозирования фунгицидной защиты растений и повышения продуктивности агроэкосистем в условиях ландшафтно-экологической адаптации систем земледелия.
Для достижения цели работы были поставлены следующие задачи:
обобщить данные многолетнего мониторинга болезней листьев озимой пшеницы в пределах Калининградской области с учетом агроэкологических закономерностей;
осуществить агроэкологический мониторинг болезней листового аппарата озимой пшеницы в условиях многофакторных полевых опытов;
определить зависимость динамики развития болезней от фунгицидной защиты растений озимой пшеницы в полевых агроландшафтах разных районов области;
- провести анализ влияния комплексного применения средств
химизации на биологическую продуктивность агроценозов озимой
пшеницы и содержание сырого протеина в ее зерне;
- установить по результатам полевых опытов оптимальное и экологически оправданное сочетание условий питания и фунгицидной защиты растений от листовых инфекций, обеспечивающее выход наибольшего количества зерна с единицы площади агробиоценоза озимой пшеницы.
Научная новизна работы. Впервые в агроэкологических условиях Калининградской области:
обобщены результаты агроэкологического мониторинга болезней листового аппарата озимой пшеницы за 30-летний период;
проведены исследования в многофакторных полевых опытах по комплексному применению средств химизации в агробиоценозах озимой пшеницы с учетом экологических аспектов;
по результатам трехлетнего мониторинга с большой точностью определено чередование фенологических стадий развития растений озимой пшеницы в соответствии со шкалой ВВСН (Цадокса, ЕС) с числовыми индексами от 00 до 99;
по результатам динамики развития болезней и растений озимой пшеницы установлены критические периоды и обоснован выбор рационального решения по прогнозированию сроков фунгицидного контроля, обеспечивающего оптимальный режим фитосанитарного состояния агроэкосистем;
определено влияние агрохимикатов и фунгицидов в комплексе и по видам на продуктивность агробиоценоза озимой пшеницы и содержание сырого протеина в ее зерне;
найдено оптимальное и экологически оправданное сочетание средств химизации для повышения продуктивности агробиоценозов озимой пшеницы на дерново-подзолистых почвах;
выявлена желтая пятнистость озимой пшеницы (Pyrenophora tritici-repentis = Helminthosporium tritici-repentis = Drechslera tritici-repentis Died;.
Достоверность научных положений, выводов и рекомендаций обоснована использованием апробированных наукой современных методов исследования, применением компьютерных технологий при анализе и статистической обработке материалов.
Защищаемые положения:
1) агроэкологический мониторинг болезней листового аппарата
озимой пшеницы позволяет оптимизировать применение средств
химизации для повышения продуктивности агроэкосистем в 1,6 раза;
фунгицидные обработки контролируют болезни листьев с разной степенью эффективности в зависимости от фитосанитарной ситуации в агробиоценозе озимой пшеницы;
защита от листовых инфекций является обязательным фактором повышения продуктивности агробиоценозов озимой пшеницы при экологической оптимизации питания растений с помощью дробного внесения удобрений и требует комплексного применения агрохимикатов и фунгицидов.
Практическая значимость. В результате проведенной работы показаны возможности использования агроэкологического мониторинга болезней листового аппарата озимой пшеницы для обеспечения эффективного применения фунгицидов. Предложены рекомендации по оптимизации питания и защиты озимой пшеницы от вредных организмов для использования в сельскохозяйственных предприятиях и крестьянско-фермерских хозяйствах области с целью увеличения продуктивности растений и улучшения качества зерна. Многолетняя работа автора в системе службы защиты растений Калининградской области (1969-2003 гг.), а также на кафедре агрономии ФГОУ ВПО «Калининградский государственный технический университет» (1996-2009 гг.) была связана с внедрением в производство авторских исследований, представленных в диссертационной работе. Они вошли в прикладную работу «Разработка и апробация инновационных технологий возделывания важнейших
сельскохозяйственных культур в почвенно-климатических условиях Калининградской области», за которую автор получил звание лауреата конкурса «Эврика» 2008 года Правительства Калининградской области в сфере науки, технологий и инновационной деятельности.
Диссертационные материалы использованы в лекциях для студентов специальностей 110102.65 - Агроэкология, 110101.65 - Агрохимия и агропочвоведение, 110201.65 - Агрономия, 080502.65 - Экономика и управление на предприятии в АПК.
Апробация работы. Материалы диссертационной работы представлялись в форме докладов на международных семинарах в рамках совместного проекта Факультета сельского хозяйства и продовольствия Кильского университета (Германия) и ФГОУ ВПО «Калининградский государственный технический университет» «Практическое содействие образованию и переподготовке специалистов сельского хозяйства при особенном учете интегрированных процессов производства в Калининградской области» (2006, 2007 гг.), на международных научных конференциях «Инновации в науке и образовании» ФГОУ ВПО «Калининградский государственный технический университет» (2006, 2007 гг.), на международных научно-практических конференциях «Приемы повышения плодородия почв и эффективности удобрений» УО «Белорусская государственная сельскохозяйственная академия» (2007 г.) и «Аграрная наука и практика: проблемы и перспективы» ФГОУ ВПО «КГТУ» (2008 г.).
Проведено научное консультирование русской версии видеофильма «Биология грибов-паразитов» Института фитопатологии Кильского университета имени X. Альбрехта (2006 г.), его презентация и показательное практическое занятие по определению болезней листьев озимой пшеницы для студентов ФГОУ ВПО «Калининградский государственный технический университет» и специалистов сельского хозяйства области.
Декларация авторского участия в получении материалов. Работа выполнена в рамках темы НИР ФГОУ ВПО «Калининградский государственный технический университет» № 13.14.100.2 «Оптимизация использования биологических ресурсов в сельском хозяйстве». Весь фактический материал, приведенный в диссертации, получен автором в период многолетних полевых наблюдений в агробиоценозах озимой пшеницы, а также при проведении многофакторных полевых опытов в сельскохозяйственных предприятиях и фермерских хозяйствах Калининградской области.
Публикации. По теме диссертационной работы имеется 26 публикаций.
Объем и структура работы. Диссертационная работа состоит из введения, пяти глав, выводов, предложений производству, списка литературы (205 источников, из них 13 - на иностранных языках) и 31 приложения. Материал изложен на 174 страницах, включая 25 рисунков и 24 таблицы.
