Содержание к диссертации
Введение
1 Обзор литературы 8
1.1 Основные направления повышения продуктивности и устойчивости картофельного агроценоза в условиях экономического кризиса 8
1.2 Хозяйственно - экологическая оценка сортов картофеля 14
1.3 Роль биологических и экологических особенностей колорадского жука в формировании его популяционной устойчивости 22
1.4 Методы защиты растений картофеля от колорадского жука . 32
2 Условия, объекты и методика проведения исследований 52
2.1 Экологические условия района исследований 52
2.2 Объекты исследований 56
2.3 Методика исследований 60
3 Результаты исследований 67
3.1 Оценка сортов картофеля на устойчивость к колорадскому жуку, адаптивность к почвенно - климатическим условиям и продуктивность 67
3.2 Влияние сроков посадки картофеля на устойчивость растений к колорадскому жуку и хозяйственно значимую первичную продуктивность картофельного агроценоза 77
3.3 Влияние применения биологических и химических инсектицидов на повреждаемость растений колорадским жуком и хозяйственно значимую первичную продуктивность картофельного агроценоза 85
3.4 Влияние антирезистентных инсектицидных систем защиты картофеля на повреждаемость растений колорадским жуком и хозяйственно значимую первичнуюпродуктивность картофельного агроценоза 101
4 Экономическая оценка разрабатываемых мероприятий 114
Выводы 116
Рекомендации производству 118
Список литературы 119
Приложения 144
- Основные направления повышения продуктивности и устойчивости картофельного агроценоза в условиях экономического кризиса
- Экологические условия района исследований
- Оценка сортов картофеля на устойчивость к колорадскому жуку, адаптивность к почвенно - климатическим условиям и продуктивность
Введение к работе
Общеизвестно, что картофель является важнейшей культурой разностороннего использования. Клубни картофеля содержат около 17,5 % крахмала, 0,5 % Сахаров, 1 - 2 % белков, около 1 % минеральных солей, являются источником витаминов: С, Вь Вг, Вб, РР, К, каротиноидов, минеральных солей, кальция, йода, калия, серы. В народе картофель называют "вторым хлебом", потому что из него можно приготовить более 650 блюд. Наряду с продовольственным использованием картофель является важным сырьём в пищевой и крахмалопаточной промышленности, и, кроме того, используется в кормопроизводстве.
На современном этапе развития аграрный сектор Российской Федерации, в целом, и картофелеводческий подкомплекс, в частности, находятся в условиях тяжелейшего экономического кризиса (Анисимов, 2000 а, 2000 б, 2000 в, 2000 г, 2003, 2005; Колчин, 2000; Тульчеев, 2003).
Актуальность проблемы. Несмотря на то, что более 10 % произведенного в мире картофеля приходится на долю России, валовый сбор и урожайность данной культуры в нашей стране находятся на крайне низком уровне (Филиппова, 2003; Бутов, 2004). Так, валовый сбор картофеля в 1999 году составил 31,2 млн. т, а в 2002 году - 32,8 млн. т, что находится на уровне 1913 года - 32,0 млн. т (Агирбов, 2000; Анисимов, 2000 а; Тульчеев, 2003). Одной из причин сложившейся ситуации является низкая урожайность картофеля, а, как следствие, и низкая рентабельность отрасли. Урожайность картофеля, в среднем, по Российской Федерации не превышает 9-11 т/га, а по ЦЧР она ещё меньше - 6,7 т/га (Анисимов 2000 а, 2003; Колчин, 2000; Старцева, 2002; Филиппова, 2003; Бутов, 2004). Аналогичный показатель в Нидерландах составляет 44,5 т/га, в Великобритании - 36,4 т/га, во Франции - 33,5 т/га, а в США - 36,4 т/га (Федотов, Коломейченко и др., 1998; Старцева, 2002).
Экспериментальные данные многих исследователей говорят об имеющемся высоком резерве повышения продуктивности картофельного клина в центральном регионе России (Агирбов, 2000; Анисимов, 2005; Балахоненков, 2000; Глухов, 2002; Мельцаев, 2004; Старцева, 2002; Филиппова, 2003). Так, Т.С. Плешакова (2002) сообщает о возможности доведения урожаев в Центральном регионе до уровня 90 - 100 т / га. Причём реализация биологического потенциала картофеля может быть осуществлена только с учётом как аутэ-кологического, так и синэкологического подхода к данной проблеме (Усов, Фирсов, 2001).
С учётом того, что картофель и продукты его переработки в настоящее время в рационе жителей России в целом, и в ЦЧР, в частности, занимают одно из лидирующих мест, очевидно, что получение высоких и стабильных урожаев картофеля является важнейшей составляющей национальной безопасности страны.
Другой важной проблемой является нерегламентированное применение пестицидов в агроценозах картофеля, в том числе и нарушение норм расхода препаратов и кратности проводимых мероприятий вследствие их неэффективности. Пестицидный пресс не только загрязняет агроэкосистемы, но и оказывает дестабилизирующее влияние на биоценотические механизмы саморегуляции экосистем, в частности, на систему триотрофа, а остаточные количества ксенобиотиков способны негативно влиять на организм человека (Чернова, Былова, 1989; Усов, 1998; Мосина, 2000; Черников, Алексахин и др., 2000; Черников, Грингоф, 2000; Черников, Чекерес и др. 2000).
Выше изложенное позволяет сказать, что для повышения урожайности картофеля в условиях Тамбовской области, необходимо провести исследование, которое позволило бы аграриям, не осуществляя необоснованных дополнительных затрат, не загрязняя агроэкосистему, формировать устойчивые и высокопродуктивные агроценозы картофеля.
Цель и задачи исследований.
Целью исследований является повышение устойчивости и продуктивности картофельного агрофитоценоза в Тамбовской области в условиях резистентности колорадского жука к инсектицидам. Основные задачи исследований: выявить высокопродуктивные, адаптивные к почвенно - климатическим условиям и устойчивые к колорадскому жуку сорта картофеля; определить срок посадки картофеля, обеспечивающий устойчивость растений к неблагоприятным факторам среды и максимальную продуктивность агроценоза; испытать некоторые химические и биологические инсектициды, выявить из них лабильные к колорадскому жуку и определить их биологическую эффективность; разработать экологизированные системы защиты растений картофеля от колорадского жука в условиях популяционной резистентности вредителя; изучить влияние разрабатываемых мер борьбы с колорадским жуком на полезные организмы картофельного биоценоза и биологическую активность почвы; - дать экономическую и экологическую оценку разрабатываемых мероприятий.
Научная новизна. Испытаны сорта картофеля отечественного и иностранного происхождения на их устойчивость к колорадскому жуку, продуктивность и адаптивность к условиям области. Проведён анализ заселяемости растений картофеля колорадским жуком и плотности его популяции в зависимости от срока посадки. Испытаны новые для агроценозов Тамбовской области биопрепараты: акарин и фитоверм. Проведён анализ биологической и хозяйственной эффективности инсектицидов, принадлежащих к различным группам и классам. Установлено видовое разнообразие наиболее распространённых энтомофагов колорадского жука.
Практическая значимость работы. Определены основные направления повышения продуктивности и устойчивости агроэкосистемы картофельного поля в условиях экономического кризиса и резистентности колорадского жука к инсектицидам. Предложена высокоэффективная альтернатива химическим инсектицидам. Установлен оптимальный срок посадки картофеля в условиях Тамбовской области (с учётом мониторинга окружающей среды). Обоснована необходимость проведения защитных мероприятий от колорадского жука при ранней посадке картофеля. Испытаны экологизированные системы защиты растений картофеля от колорадского жука. Испытаны и рекомендованы для сельхозпроизводителя высокоурожайные сорта картофеля раннего, среднераннего, среднего и среднепозднего сроков созревания. Производителю картофеля предложена адаптивная технология, основанная на использовании высокоурожайных сортов, ранних сроков посадки и экологизированной системы защиты растений.
Защищаемые положения:
Наиболее устойчивым к колорадскому жуку является сорт картофеля Сантэ.
Посадку клубней картофеля в условиях Тамбовской области необходимо (с учётом мониторинга окружающей среды) проводить в 3 декаде апреля.
Энтомофаги колорадского жука и абиотические факторы окружающей среды в Тамбовской области не обеспечивают снижения численности колорадского жука до экономически безопасного уровня;
Биоинсектициды акарин и фитоверм являются надёжной альтернативой химическим средствам защиты растений картофеля от колорадского жука;
Система защиты растений картофеля от колорадского жука, основанная на ротации акарина и банкола, обеспечивает устойчивую репрессию численности вредителя и высокую продуктивность агроценоза данной культуры.
Благодарности:
Выражаю глубокую признательность и огромную благодарность своему научному руководителю: доктору сельскохозяйственных наук, профессору В.Ф. Фирсову, оппонентам: доктору сельскохозяйственных наук, профессору Н.Т. Павлюку, кандидату биологических наук Н.Ю. Хлызовой; заведующему кафедрой агроэкологии ВГАУ доктору сельскохозяйственных наук, профессору Ю.И. Житину, директору Екатерининской опытной станции ВИРа, кандидату сельскохозяйственных наук Н.Н. Панкратову, заведующей отдела картофелеводства Екатерининской опытной станции ВИРа Т.В. Кирпичёвой, руководству ВНИИИСХ ЦЧП им. В.В. Докучаева, руководителю заведующему Испытательной лаборатории МичГАУ СБ. Сафронову за оказанную помощь и поддержку.
Основные направления повышения продуктивности и устойчивости картофельного агроценоза в условиях экономического кризиса
На современном этапе учёными - картофелеводами ведётся широкая дискуссия по выработке путей и технологических приёмов, позволивших бы хозяйствам существенно повысить продуктивность картофеля и преодолеть экономический кризис в картофелеводстве.
По мнению многих исследователей (Коршунов, 1984; Зейрук, 2000; Косьянчук, 2000 и др.), важное место в формировании высоких урожаев картофеля играет применение тех или иных технологических операций или технологий в целом. Картофель - это культура рыхлых почв, поэтому подготовка почвы под данную культуру обязательно включает как зяблевую и предпосадочную обработки, так и комплекс пропашных технологических операций (Писарев, 1976, 1990; Вавилов, Гриценко и др., 1986; Шпаар, Иванюк и др., 1999; Исаев, Исаева, 2003; Бутов, 2004). Зяблевая и предпосадочная обработка почвы могут проводиться как отвальным, так и безотвальным способами, с применением машин с ротационными рабочими органами или без таковых. Разработаны и предлагаются производителю поливариантные технологии как с осенней или весенней нарезкой гребней, так и без таковой (Писарев, 1990; Зейрук, 2000; Молчанова, Казин, 2002; Ермолаева, 2003; Исаев, Исаева, 2003; Бутов, 2004; Исаев, Силихов, Сабиров, 2005). Достаточно широкое распространение получила полугребневая технология с формированием гребней высотой 12 -14 см дисками картофелесажалок одновременно с посадкой клубней картофеля (Писарев, 1990; Федотов, Коломейченко и др., 1998; Бутов, 2004). Некоторые специалисты советуют в засушливых агроценозах проводить гладкую посадку клубней. Картофелепроизводителю предлагается широчайший выбор машин и целых агротехнологических систем (для культивации карто феля) как отечественного, так и импортного производства (Шпаар, Иванюк и др., 1999; Зейрук, 2000 и др.).
Ведётся широкая научная дискуссия по обоснованию различных схем посадки, в том числе с междурядиями 60, 70, 90, 110, 140 см, которые органически связаны с применением того или иного комплекса дорогостоящих машин (Писарев, 1990; Федотов, Коломейченко, и др., 1998; Постников, Долго дворов и др., 1999; Анисимов, 2000 а; Зейрук, 2000; Барсуков, Барсуков, 2002; Ермолаева, 2003; Чехалкова, 2003). Учёными - агрохимиками обсуждается эффективность различных систем удобрения картофеля, включающих применение как органических, так и минеральных удобрений, в том числе применение жидких удобрительно - стимулирующих составов (Косьянчук, 2000; Андриянов, Андриянов, 2003; Конин, Алтунин, Титов, 2003; Семениц-кая, 2003; Бутов, 2004).
Д. Шпаар, В. Иванюк и др. (1999), Д.А. Андриянов, А.Д. Андриянов (2003), Р.И. Сафин, И.А. Гайсин и др. (2004) справедливо рекомендуют для получения высоких урожаев картофеля применять оросительные системы, в том числе и совместно с проведением фердигации. Ряд исследователей говорят о существенном повышении первичной продуктивности агроэкосистемы картофеля и качества клубней при использовании сеникации и предуборочного удаления ботвы (Плешакова, 2003; Чехалкова, 2003). Некоторыми исследователями предлагается использовать дорогостоящую технику иностранного производства (Шаваров, Комков, 2002 и др.).
Однако, зачастую не берётся в расчёт бедственное экономическое положение большинства производящих картофель хозяйств и неподъёмность банковских кредитов. Поэтому применение многих рекомендаций, основанных на использовании дорогостоящих агротехнических комплексов и материалов, во многих случаях невозможно. Также следует учитывать и тот факт, что лишь около 1,5 % картофельного клина находится в руках крупного производителя картофеля и 6,1 % в руках крестьянско - фермерских хозяйств, а остальные 92,4 % приходятся на личные подсобные хозяйства (Анисимов, 2000; Бутов, 2004). Очевидно, что лишь незначительная доля этих хозяйств способна активно использовать все новейшие достижения научно - технического прогресса (Зейрук, 2000). В связи с этим встаёт вопрос об адаптивном и универсальном характере технологий и их элементов, высокоэффективном и в то же время не требующем многомиллионных затрат.
В центре адаптивной экологически обоснованной технологии должен прежде всего лежать анализ конкретных почвенно - климатических, биоцено-тических особенностей агроценоза и эколого - генетической специфики сортов. Существенное значение при этом играет максимальное использование естественных механизмов саморегуляции агроэкосистем и замена химических пестицидов биопрепаратами.
Важнейшей теоретической основой повышения резистентности и продуктивности биологических систем являются экологические законы Максимума, Минимума и Оптимума К. Либиха. Для формирования устойчивых и продуктивных агроэкосистем необходимо максимально оптимизировать действие благоприятных биотических и абиотических факторов и устранить или минимизировать влияние неблагоприятных. Отметим, что устойчивость агроэкоси-стемы, как эмерджентной структуры, возможно при устойчивом состоянии всех модальных субъэлементов: фитоценоза, биоценоза, микробиоценоза, теснейшим образом связанных с почвой и абиотическими факторами.
Экологические условия района исследований
Полевые исследования проводились в Никифоровском районе на Екатерининской опытной станции ВИРа им. Н.И. Вавилова в 2000 - 2004 гг., а научно - производственный опыт - в с. Сьиёвка на землях фермерского хозяйства О.С. Чукановой в 2005 году. Село Екатеринино и с. Сычёвка расположены в северо - западной части Тамбовской области, которая относится к первому внутриобластному агроклиматическому району (Агроклиматические ресурсы Тамбовской области, 1974). Он расположен между 52 и 53 северной широты и 40 и 41 восточной долготы и характеризуется умеренно - континентальным климатом, с тёплым, зачастую засушливым летом и относительно холодной зимой. Среднегодовая температура воздуха составляет 5,3 С. Наиболее низкие среднемесячные температуры отмечаются в январе и варьируют от -9,9 до - 11,5 С, а самым тёплым месяцем является июль с колебаниями среднемесячных температур от + 18,0 до +20,7 С. Абсолютный многолетний минимум температур достигает - 37,8 С, а абсолютный максимум - +38,7 С. Безморозный период длится 147 - 156 дней. Среднемноголетний переход температуры через 0 С к положительным значениям происходит в начале апреля. Обычно поздние заморозки прекращаются до 2 декады мая, а первые осенние возможны в 3 декаде сентября. По многолетним данным переход среднесуточных температур выше+10 С наступает в третьей декаде апреля - первой декаде мая и его средняя продолжительность варьирует от 141 до 154 дней при сумме активных температур 2300 - 2600 С. Однако, иногда период активной вегетации может достигать нестереотипных значений и составлять 126- 167 дней.
Устойчивый снежный покров формируется в третьей декаде ноября -первой декаде декабря и держится около 125 дней. Мощность снежного по крова варьирует от 10 до 52 см, но обычно достигает 18-24 см, что создаёт благоприятные условия для диапаузирующих имаго колорадского жука. Зимний период продолжается 149 - 154 дня, а сход устойчивого снежного покрова, по среднемноголетним данным, происходит в конце марта - начале апреля.
По условиям влагообеспеченности район исследований относится к зоне недостаточного увлажнения. В год выпадает от 500 до 590 мм осадков, из которых около 270 мм приходится на период вегетации, что составляет 50 - 60 % от общегодового количества. Отмечается крайняя неравномерность их распределения по месяцам.
В зависимости от величины ГТК на территории Тамбовской области выделяют две полосы увлажнения: незначительно засушливую с ГТК = 1,2 -1,0, в которой расположена и Екатерининская опытная станция ВИРа, и умеренно засушливую с ГТК 1, к которому относится 2 агроклиматический район.
Почва на опытном поле представлена чернозёмом выщелоченным. Кислотность почвы (рН) опытного поля - 5,5, а на участке, где проводился научно - производственный опыт - рН=5,2. Обеспеченность почвы биогенами следующая: N - 5,8 мг/100 г, Р205_7,5 мг/ 100 г, К20 - 6,8 мг/100 г, а на поле, где закладывался производственный опыт, составила: N - 5,6 мг/100 г, Р2О5-9,9 мг/ 100 г, К20 -9,1 мг/100 г. Содержание гумуса на опытном поле - 5,8 %, а на поле, где осуществлялся производственный опыт - 6,3 %.
На северо - западе области осенью, зимой и ранней весной преобладают юго - восточные, южные и юго - западные ветры, а в мае, июне, июле и августе - северо - западные, северные и западные. Наиболее вредоносными для сельскохозяйственных растений являются юго - восточные ветры - суховеи. Земная поверхность в год получает около 91 ккал/ см тепла, годовой инсоля-ционный радиационный баланс положительный и составляет около 37 ккал/см . Почвы первого агроклиматического района Тамбовской области преимущественно представлены выщелоченными чернозёмами различного механического состава.
Рассмотрев основные агроклиматические характеристики района исследований очевидно, что почвенно - климатические условия благоприятны для культивирования районированных сортов картофеля, хотя и необходимо обратить внимание на то, что первый агроклиматический район является незначительно засушливым, а как известно, картофель в период клубнеобразования предъявляет исключительное требование к влагообеспеченности почвы. Следует также отметить и то, что почвенно - климатические условия Тамбовской области благоприятны для развития всех стадий основного вредителя картофеля в этом регионе - колорадского картофельного жука. Этому, главным образом, способствуют параметры температурного фактора и формирующийся мощный снеговой покров.
Оценка сортов картофеля на устойчивость к колорадскому жуку, адаптивность к почвенно - климатическим условиям и продуктивность
Центральное место в формировании устойчивых агроэкосистем картофеля отводится эколого - генетической специфике сортов. Фитоценоз картофеля оказывает на только эдификаторное влияние на агроэкосистему в целом, но и формирует первичную продукцию.
В настоящее время в Госреестре селекционных достижений Российской Федерации представлено большое количество сортов картофеля. Так, по состоянию на 2000 год в Госреестре представлен 201 сорт, из которых около 47,8 % отечественной селекции, 15,9 % селекции стран Ближнего зарубежья и 36,3 % стран Дальнего Зарубежья (Анисимов, 2000 а, в). Эти сорта различаются как по хозяйственному назначению, скороспелости, так и экологической валентности к абиотическим факторам окружающей среды, устойчивости к вредным агентам картофельного агроценоза, по урожайности, выходу товарной продукции и показателям крахмалистости.
В нашей работе мы провели испытание сортов как с позиции их устойчивости к колорадскому жуку, адаптивности к почвенно - климатическим условиям Тамбовской области, так и по продуктивности. При определении устойчивых к колорадскому жуку сортов картофеля особое внимание уделялось сравнительному анализу плотности имагиальной и личиночной стадий вредителя, степени заселяемости и повреждаемости сортов картофеля. Из хозяйственных характеристик нами также уделялось внимание определению выхода товарной продукции и показателям крахмалистости. В исследования были включены сорта, относящиеся к раннеспелым, среднеранним, среднеспелым и среднепоздним группам преимущественно отечественного происхождения.
Известно, что для колорадского жука, типичного олигофага, свойственна трофическая и топическая взаимосвязь с фитоценозом картофеля. На засе-ляемость растений картофеля вредителем в фазу "всходы" определённое влияние оказывала как специфика фитомассы сорта с позиции её трофической благоприятности для вредителя, так и агроэкологические показатели, в том числе метеорологические условия, срок наступления конкретной фазы у сорта и состояние популяции насекомого. Сильного депрессирующего влияния погодных условий на популяцию колорадского жука во второй - третьей декаде мая не отмечалось, хотя в ряде лет и фиксировалось определенное понижение температурного фона (приложения 1, 2, 3, 4). Наступление фазы «всходы» как по сортам, так и по годам исследований, было неодинаковым (приложение 5). Так, в 2000 году наиболее раннее наступление данной фазы (24 мая) отмечалось у сортов Невский, Сантэ, Владикавказский, а у сортов Луговской, Ильинский и Агрия - 26 мая. В 2001 году по данному показателю выделились сорта Сантэ, Голубизна, Светлячок (27 - 28 мая), в 2002 году - Удача, Вармас, Владикавказский, Алатау, Алмаз, Сантэ, Победа (25 - 27 мая), в 2003 году - Сантэ, Светлячок, Владикавказский, Ильинский (25 - 27 мая), в 2004 году - Сантэ, Удача, Владикавсказский и Невский. Заселяемость испытываемых сортов картофеля вредителем приведены в приложении 6, а в фазу "всходы" в среднем за годы исследований, отражены на рисунке 1.
Наиболее низкие показатели распространённости вредителя в фазу "всходы" были отмечены у сорта Сантэ - 31,7 %, Сказка - 35,0 % и Агрия - 36,7 %, что ниже контроля на 46,6 - 51,6 %. Заселяемость свыше 60 % растений отмечена на сортах Огонёк, Вармас, Удача, Луговской, Невский, Ильинский, причём лидирующее место по заселяемости занимали сорта Огонёк и Вармас. В «бутонизацию - цветение» отмечались как имагиальная, так и личиночная стадии колорадского жука. Причём заселённость сортов картофеля в указанный период составила 100 %.
Похожие диссертации на Повышение продуктивности и устойчивости агроценоза картофеля в условиях Тамбовской области
