Содержание к диссертации
Введение
Глава 1. Современное состояние проблемы. концепция фитосанитарной оптимизации агролесоландшафта 12
1.1. Состояние изученности проблемы 12
1.2. Концепция биоценотического управления фитосанитарной обстановкой 23
Глава 2. Природно-климатические условия региона и методика исследований 32
2.1. Характеристика районов исследований 32
2.2. Методика исследований 39
Глава 3. Эколого-фаунистическая характеристика комплексов насекомых в лесо аграрных ландшафтах 45
3.1. Общая характеристика энтомофауны агролесных ландшафтов 47
3.2. Анализ энтомокомплексов лесопастбищных ландшафтов 59
3.3. Зоогеографическая структура энтомофаунистических сообществ лесоаграрных ландшафтов 76
Глава 4. Защитные лесные насаждения, как средообразующий биоценотический фактор 82
4.1. Экологическая специфика энтомокомплексов защитных насаждений 83
4.2. Закономерности формирования энтомофауны на сельскохозяйственных угодьях в системе лесных полос 99
4.3. Влияние полезащитных лесополос на фауну зернового поля 112
4.4. Пространственное распределение насекомых на лесозащи-щенномполе 125
Глава 5. Экологическое обоснование и разработка приоритетных направлений фитосанитарной стабилизации агролесоландшафта 133
5.1. Оптимизация биоценотической обстановки с использованием лесохозяйственных мероприятий 134
5.2. Приемы сохранения и активизации природных популяций энтомофагов 146
5.3. Роль сортов в повышении устойчивости зерновых культур к вредителям 158
5.4. Значение организационно-хозяйственных мероприятий и способов обработки почвы в стабилизации фитосанитарной обстановки агроценозов в системе лесных полос 165
5.5. Влияние удобрений и микроэлементов на численность и вредоносность насекомых-фитофагов 172
5.6. Применение бишофита в растениеводстве 193
Глава 6. Эффективность специализированных средств защиты растений 212
6.1. Влияние биологически активных веществ на энтомокомплекс лесозащищенного поля 215
6.2. Роль почвоудобрительных препаратов и продуктов верми-культивирования в повышении устойчивости сельскохозяйственных культур к вредителям 219
6.3. Эффективность бактериальных инсектицидных препаратов против вредителей сельскохозяйственных культур 230
6.4. Микробиологический контроль листогрызущих вредителей в искусственных насаждениях 243
6.5. Применение химических средств для защиты полевых культур от вредителей 252
6.6. Биоэнергетическая оценка эффективности безопасных средств защиты растений в облесенных агроценозах 266
Выводы 275
Рекомендации производству 280
Список использованной литературы 282
Приложения 325
- Концепция биоценотического управления фитосанитарной обстановкой
- Анализ энтомокомплексов лесопастбищных ландшафтов
- Влияние полезащитных лесополос на фауну зернового поля
- Роль сортов в повышении устойчивости зерновых культур к вредителям
Введение к работе
Актуальность темы. Нерациональное использование природных ресурсов и прогрессирующее воздействие мощных техногенных факторов привели к серьезным негативным последствиям экологического характера, проявившимся в обеднении состава энтомофауны, разрушении механизмов саморегуляции, учащении массового размножения насекомых-фитофагов, в том числе не имевших ранее хозяйственного значения. Среди широкого круга задач, связанных с преодолением экологического кризиса и обеспечивающих устойчивое развитие сельскохозяйственного производства, одной из наиболее актуальных в настоящее время рассматривается проблема фитосанитарной оптимизации растениеводства. Решение ее не реализуемо без перехода защиты растений, важнейшего элемента "технологии комплексного управления возделыванием сельскохозяйственных культур", на экосистемный уровень (Соколов, Монастырский, Пикушова, 1994; Соколов, Захаренко, 1995; Новожилов, 1998 и др.). Основополагающими принципами являются: агроэкологическая адаптивность, интегрированность, многовариантность, экологичность и экономичность (Санин, 2003).
Одна из ключевых составляющих принципиально новой стратегии, обеспечивающей рациональное совмещение защиты растений с охраной агросферы, -конструирование сложных сбалансированных аграрных ландшафтов (Крюкова, Белицкая, Федунова, 1994; Соколов и др., 1997; Соколов, Филипчук, 1998). В этом плане особую актуальность приобретает лесомелиоративное обустройство аграрных территорий с оптимальным соотношением сельскохозяйственных угодий разных видов, допускающее стабильное получение высококачественной продукции "в условиях экологической напряженности без усугубления ситуации" (Павловский, Петров, 1993; Дурдусов и др., 2003; Петров, 2003).
Лесомелиоративные комплексы, существенно повышая лесистость территории, улучшают гидротермический режим, газообмен, плодородие почв, снижают инсоляцию, оптимизируют ряд других процессов (Кулик, 2003). Формирование качественно новой экологической среды сопровождается преобразованием биотических сообществ (Понуровский, 1971, 1974; Крюкова, ..., Белицкая, 1989;
Белицкая, 2003 и др.). Мы считаем, что за счет введения в агроландшафты системы многопородных полифункциональных лесных насаждений возможно осуществление эффективного и экологичного управления фитосанитарным состоянием прилегающих агроценозов. Особенно важно, чтобы при этом были максимально задействованы средостабилизирующие механизмы.
Биоценотическое управление в трансформированных ландшафтах возможно только на основе изучения состава энтомофаунистических сообществ и оценки их роли в процессах функционирования принципиально новых аграрных комплексов. Данный вопрос относится к числу наименее изученных вопросов экологии. На современном этапе значение таких исследований приобретает особую актуальность в связи с важностью проблемы сохранения биологического разнообразия, относящейся к числу проблем глобальной значимости.
Лесоаграрные ландшафты претерпевают постоянные изменения, характер и интенсивность которых определяется комплексом факторов. Большой теоретический и практический интерес представляет выяснение происходящих здесь био-ценотических и экологических процессов на уровне, позволяющем регулировать фитосанитарную обстановку. От успехов в решении этого вопроса во многом зависит прогресс популяционной экологии, эффективность защитных мероприятий и эксплуатация агролесоландшафтов.
В реализации системы управления фитосанитарным состоянием трансформированных ландшафтов велика роль блока, обеспечивающего поддержание устойчивости данного комплекса через активизацию природных регуляторных механизмов и использование экологически безопасных средств и методов. Однако, вопрос контроля численности вредителей, сохранения природных механизмов саморегуляции агролесоландшафтов с помощью агротехнических и биологических мероприятий разработан недостаточно. Не решена в них также проблема эффективного применения микробиологических препаратов, требует совершенствования химический метод.
Проведение поисковых исследований пополнит арсенал защиты растений экологически обоснованными мероприятиями, обеспечит возможность сохране-
ния биологического разнообразия, использования природных ресурсов сдерживания развития насекомых-фитофагов и получения высококачественной растениеводческой продукции. Все вышеизложенное определило актуальность поставленной проблемы.
Диссертационная работа выполнена в период с 1976 по 2003 годы в соответствии с тематическими планами Всероссийского научно-исследовательского института агролесомелиорации (№№ Госрегистрации 81085806; 01.9.40006317; 0186.0070257; 2160521). Работа осуществлялась также в рамках государственных программ "Изыскать биопрепараты для защиты леса от важнейших насекомых-вредителей и разработать методические указания по применению их с учетом действия энто-мофагов и других биологических факторов", "Экологическая безопасность России", по программам, координируемым Всероссийским НИИ сельскохозяйственной микробиологии (ВНИИСХМ), по ряду проектов Министерства сельского хозяйства и продовольствия РФ, Министерства природных ресурсов РФ.
Целью наших исследований явилось научное обоснование и разработка экологических аспектов управления фитосанитарным состоянием лесоаграрных ландшафтов аридной зоны страны. Для реализации данной цели были поставлены следующие задачи:
установить видовой состав и закономерности формирования энтомофау-нистических сообществ в лесоаграрных ландшафтах;
изучить влияние лесных полос на фитосанитарную ситуацию трансформированной аграрной территории;
определить роль агротехнических мероприятий в регулировании численности и вредоносности фитофагов и разработать приемы активизации природных популяций энтомофагов:
- изучить результативность применения природного минерала бишофита в
,. растениеводстве;
оценить воздействие инсектицидов (биологических, химических) на биотические компоненты лесозащищенных агроценозов и лесных полос;
разработать научно обоснованную систему управления фитосанитарной обстановкой лесоаграрного ландшафта.
Фактический материал. В основу работы положены 28-летние исследования (1976-2003 гг.) по разработке и внедрению биоценотического управления фи-тосанитарными процессами агролесоландшафта.
Автор выражает глубокую благодарность сотрудникам Зоологического института РАН (Санкт-Петербург) за помощь в определении видового состава насекомых, собранных в лесоаграрных ландшафтах аридной зоны страны.
При обобщении материалов включены данные, полученные совместно с со-
трудниками ВНИАЛМИ - д. с.-х. н. Е. А. Крюковой, к.б.н. [Д. Т. Персидской
к.б.н. Л. Б. Черезовой. Отдельные фрагменты работы выполнены при участии сотрудников: ВНИИСХМ д. б. н. О. В. Смирнова, к.б.н. В. П. Ермоловой; Белорусского НИИ лесного хозяйства (БелНИИЛХ) к.б.н. Я. И. Марченко; Волгоградского отдела Всероссийского НИ и проектно-технологического института химизации (ВО ВНИИПТХим) к. с.-х. н. [Г. А. Королевой]; Прикумской опытной селекционной станции - к. с.-х. н. А.И. Глебова и Н. А. Морозова; «Группы Сарепта» - инженера Е. А. Иванцовой.
Автор глубоко признательна коллегам за помощь в исследованиях.
Научная новизна работы заключается в следующем:
сформулирована концепция биоценотического управления с учетом особенностей агролесоландшафта, предусматривающая сохранение биоразнообразия и получение экологически чистой растениеводческой продукции;
впервые проведены эколого-фаунистические исследования по установлению таксономического состава и структуры энтомофауны. Для агролесного ландшафта указаны 1447 видов, лесопастбищного - 607 видов насекомых:
фауна трансформированных аграрных территорий отличается биоразнообразием, наличием неморальных видов, богатым составом полезной биоты и включает насекомых, относящихся к разным по происхождению группам;
установлена тесная связь энтомоценоза лесных полос с фауной лесов аридной зоны. Комплекс фитофагов интродуцированных пород, используемых в пастбищезащитном лесоразведении, складывается преимущественно за счет местных видов. Доля специализированных вредителей не превышает 8,0% от общего состава энтомокомплекса;
выявлены основные факторы, определяющие численность и распределение насекомых в агролесоландшафте, устойчивость насаждений к вредителям;
впервые установлено влияние конструктивных параметров и ассортимента лесных полос на биоту прилегающих полей, популяционную динамику и количественные показатели разных групп полевого энтомоценоза;
впервые показаны закономерности изменения пространственной структуры энтомокомплекса лесозащищенного поля. Отмечено накопление вредителей сельскохозяйственных культур, нарушение соотношения энтомофагов и фитофагов с увеличением ширины поля - более ЗОН (Н - высота лесополосы);
предложен комплекс мероприятий по сохранению и активизации деятельности природных энтомофагов, адаптированный к агролесоландшафту;
обоснована приоритетность агротехнических приемов в управлении био-ценотическим состоянием лесозащищенных полей (дифференцированная обработка почвы, использование систем удобрений с учетом особенностей природных зон, микроэлементов). На лесозащищенных полях зафиксирована более высокая эффективность удобрений, нежели на посевах в безлесной степи;
впервые исследовано влияние припосевного внесения в почву гидрона-сыщающего полимера гидросорса на биоту и урожайность зерновых культур;
получены оригинальные данные по экологическим основам использования природного минерала бишофита в широком диапазоне природных и хозяйственных условий - степной, сухостепной и полупустынной зонах. Предложены технологические решения по применению этой соли для предпосевной обработки семян (патент № 2160521) и некорневой подкормки вегетирующих растений (№ 2120754, 2134252, 2142216);
подтверждена возможность управления численностью вредителей сельскохозяйственных культур микробиологическим способом. В ассортименте почво-удобрительных препаратов и биологических инсектицидов выявлены средства, обеспечивающие наиболее высокий эффект. Показано, что подавлению златогузки в очагах массового размножения способствует использование биопрепаратов на основе Bacillus thuringiensis (ВТ) в смеси с добавками химических пестицидов;
- обоснована целесообразность локального применения инсектицидов на
лесозащищенных полях в борьбе с вредителями. Получены результаты по эколо
гическим основам и особенностям применения их в борьбе с массовыми вредите
лями. Определено, что использование пермефоса в сочетании с бишофитом обес
печивает сокращение расхода инсектицида на 30-40 %.
Практическая ценность и реализация результатов исследований заключаются в разработке, усовершенствовании и внедрении в практику системы управления фитосанитарной обстановкой агролесоландшафта, которая применяется сельскохозяйственными предприятиями аридной зоны. Результаты внедрения подтверждены актами о внедрении в производство научно-технических разработок.
Концепция биоценотического управления, предусматривает создание
лесоаграрных комплексов с соблюдением принципов рационального и
неистощительного природопользования.
Инвентаризация биоразнообразия и зафиксированная динамика численности насекомых позволяют: прогнозировать изменения видового состава и структуры энтомофауны при обустройстве агролесоландшафтов; целенаправленно корректировать системы защиты растений; служат информационной базой при организации исследований по борьбе с вредителями, сохранению и активизации природных популяций энтомофагов.
Данные по пространственному распределению насекомых в агролесоланд-шафте могут быть использованы при проведении фитосанитарного мониторинга и послужат основой для изменения тактики проведения защитных мероприятий. Создание многопородных 3-4-рядных лесополос ажурной и ажурно-продуваемой конструкции обеспечит повышение биоценотической роли насаждений, будет способствовать сохранению и активизации саморегуляционных механизмов агролесоландшафта.
Внедрение в практику научно-обоснованных рекомендаций по применению агротехнических и биологических методов обеспечит эффективный контроль численности вредителей и получение экологически чистой растениеводческой продукции. По результатам совместных испытаний с другими НИИ ряд микробиологических и химических препаратов, разрешены для производственного применения в сельском и лесном хозяйстве. Результаты работы позволили выдать рекомендации по снижению нормы расхода химических инсектицидов.
Технология применения бишофита внедряется в сельскохозяйственных предприятиях с 1998 г. на территории Волгоградской, Ростовской, Самарской областей, Ставропольского края, Кабардино-Балкарии.
Материалы исследований использованы при подготовке 5 рекомендаций, 3 методических указаний, "Субрегиональной национальной программы действий по борьбе с опустыниванием (НПДБО) для юго-востока европейской части РФ" (1999) и "Технологии безопасной защиты сельскохозяйственных культур от вредителей и болезней в лесозащищенных агроценозах при различной экологической напряженности" (2001).
Полученная информация может использоваться для научных целей в процессе обучения студентов, на курсах повышения квалификации специалистов сельского и лесного хозяйства, а также включена в учебники по защите растений, экологии и энтомологии.
Апробация работы. Основные положения диссертации докладывались на научно-практической конференции по охране окружающей среды (Волгоград, 1977), сессиях ВАСХНИЛ (1980, 1981), Всесоюзном совещании по лесомелиоративным способам повышения продуктивности пастбищных угодий (Москва, 1981), на НТС Минсельхоза РСФСР (1980, 1982, 1985, 1989) и Министерства природных ресурсов РФ (2003), на Всесоюзном совещании "Защита агролесомелиоративных насаждений и степных лесов от вредителей и болезней" (Волгоград, 1986), региональной научно-практической конференции "Основные направления защиты растений в условиях Нижнего Поволжья" (Волгоград, 1986), IV межотраслевой научно-практической конференции "Состояние и охрана биологических ресурсов Волгоградской области" (Волгоград, 1987), IX съезде Всесоюзного энтомологического общества (Ленинград, 1990), Всероссийском научно-производственном совещании "Экологически безопасные и беспестицидные технологии получения растениеводческой продукции" (Краснодар, 1994), международном симпозиуме "Биологическая и интегрированная защита леса" (Пушкино, Московская обл., 1998), международной научно-практической конференции "Проблемы сохранения биоразнообразия аридных регионов России" (Волгоград, 1998), Всероссийской научно-практической конференции "Защита лесов России и перспективы ее развития" (Пушкино, Московская обл., 1999), Межрегиональной научно-практической конференции "Проблемы природопользования и сохранения биоразнообразия в условиях опустынивания" (Волгоград, 2000), Всероссийской научно-практической конференции "Защитное лесоразведение и мелиорация земель в степных и лесостепных районах России" (Москва-Волгоград, 1999),
межведомственной научно-практической конференции "Экологические аспекты производства и переработки сельскохозяйственного сырья при создании продуктов питания XXI века" (Волгоград, 1999), III съезде Докучаевского общества (Суздаль, 2000), Всероссийской научно-практической конференции "Лесомелиорация и адаптивное освоение природных территорий" (Волгоград, 2000), Международной научно-практической конференции "Агролесомелиорация: проблемы, пути их решения, перспективы" (Волгоград, 2001), Международной научно-практической конференции "Вековой опыт формирования лесных экосистем в агроландшафтах засушливого пояса России" (Волгоград, 2003), III Международной научно-практической конференции "Кулундинская степь: прошлое, настоящее, будущее" (Барнаул, 2003), а также на производственных совещаниях и семинарах.
Публикации. По материалам диссертации опубликовано 68 работ.
Объем и структура работы. Диссертационная работа изложена на 396 страницах машинописного текста и состоит из введения, 6 глав, выводов, рекомендаций производству, приложений, содержит 111 таблиц, 27 рисунков. Список литературы включает 394 наименования, в том числе 56 на иностранных языках.
Основные положения, выносимые на защиту:
концепция биоценотического управления, направленная на сдерживание массового размножения вредных насекомых и поддержание механизмов саморегулирования лесоаграрного ландшафта, получение экологически чистой продукции;
биологическое разнообразие, закономерности формирования энтомофау-ны агролесных и лесопастбищных ландшафтов;
способы регулирования структуры и численности комплекса насекомых включают направленное использование средосберегающих свойств лесных полос различных параметров (конструкция, количество рядов, породный состав) и рациональное размещение их в агролесоландшафте;
долгосрочная оптимизация фитосанитарной обстановки возможна на основе приоритетного использования комплекса агротехнических мероприятий и специализированных средств контроля численности вредителей.
Концепция биоценотического управления фитосанитарной обстановкой
Одно из важнейших направлений адаптивного растениеводства и экологичного земледелия - совершенствование защиты растений с учетом закономерностей популяционных процессов. Решение этой задачи возможно через создание научно обоснованных систем управления фитосанитарной обстановкой агроландшафта, как единого комплекса, на основе оптимизации интегрированной защиты растений. Стратегия биоценотического направления предусматривает сохранение биологического разнообразия и активизацию природных регуляторных механизмов. Она рассматривается как важнейшее условие поддержания стабильности агроландшафтов, получения экологически чистой продукции, устойчивого развития агропромышленного комплекса и охраны аг-росферы.
Концепция управления фитосанитарным состоянием строится на принципах многоцелевой тактики направленного изменения интенсивности внутри- и межпопуляционных отношений в масштабах агроландшафта. В этом плане интерес представляет сформулированная Г.А. Викторовым концепция управления популяциями. Созданная им синтетическая теория динамики численности (1965, 1973, 1976) ориентирована на сдерживание массового размножения фитофагов путем сочетания антропогенного воздействия с природными регуляторами. В числе недостатков данной теории являются: игнорирование роли дополнительного питания энтомофагов в поддержании их активности и возможности развития видов-полифагов на дополнительных хозяевах. Кроме того, она не учитывает сложности аграрной территории. По нашему мнению, которое совпадает с взглядами других исследователей (Шаров, 1989; Соколов, 1999 и др.), восстановление и поддержание механизмов гомеостаза можно обеспечить только за счет управления структурой агроландшафта, то есть структурой жизненной системы популяций, так как видовое разнообразие фауны и деятельность естественных регуляторов зависят от условий внешней среды. Развитие данного положения позволяет перейти к проблеме конструирования жизненных систем различных рангов (видов, популяций) с многочисленными функциями (Соколов, Филипчук, 1998; Соколов, 1999), Это создает условия для управления фитосанитарными процессами на качественно новом уровне, вместо постоянной коррекции отдельных характеристик управляемого агроландшафта проектируется аграрный комплекс с множественностью сбалансированных биоцено-тических связей и реализацией биотой (всех слагающих данный ландшафт и территориально сопряженных фитоценозов) определенных жизненных функций. Такой подход к управлению биологическими ресурсами агроландшафта, получивший название «экологической инженерии», является концептуальной основой перевода защиты растений на экосистемный уровень. При этом обеспечивается формирование биологического разнообразия, оптимизация соотношения полезных и вредных видов, функционирование сбалансированных экосистем.
Система биоценотического управления включает модификацию структуры исходного агроландшафта и поддержание устойчивости трансформированной структуры (рис. 1). Таким образом, объектом управления является структура жизненной системы популяций, которая определяется множеством состояний компонентов и биоценотических процессов, зависимостями интенсивно-стей их от комплекса факторов, характеристиками изменения исходных факторов.Модификация агроландшафта осуществляется путем конструирования сложного, устойчивого к стрессорам (абиотическим, биотическим) и высокопродуктивного лесоаграрного комплекса, формирующегося и функционирующего под влиянием систем взаимодействующих многопородных полифункциональных искусственных лесных насаждений, оказывающих средостабилизи-рующее воздействие на прилегающие территории, способствующих повышению биоразнообразия, сохранению механизмов саморегуляции, оптимизации соотношения полезной и вредной биоты, являющихся основой адаптивной организации аграрного производства и землепользования. Непременным условием обустройства агролесоландшафта является сохранение и научно обоснованное включение в его структуру лесов (пойменных, нагорных, байрачных) колков и отдельно стоящих деревьев.В процессе стартовой лесомелиоративной адаптации осуществляется трансформация хрупких аридных сельскохозяйственных территорий с учетом особенностей природно-климатических условий в систему экологически сбалансированных лесоаграрных ландшафтов: агролесных (посевы сельскохозяйственных культур среди лесных полос, естественные угодья), агролесопаст-бищных (посевы сельскохозяйственных культур, пастбища, животные, искусственные насаждения), лесопастбищные (пастбища, животные, древесно-кустар-никовые насаждения), многоотраслевых (помимо указанных компонентов включают лесоплодовые, аквалесные насаждения) и ряда других комплексов.На юго-востоке страны, где проводились наши исследования, наиболее широко распространены агролесные и лесопастбищные ландшафты.
Мелиоративная и почвозащитная эффективность лесных полос зависят от их конструктивных параметров и ассортимента (Галайдина, 1968; Альбенский, 1970; Винокурова, 1970; Бялый, Савичев, 1973; Данилов, Каргин, Лобанов, 1983). Вполне очевидно, что данные характеристики насаждений оказывают прямое влияние на состав, структуру и динамику численности фауны трансформированного ландшафта, формирование оптимальных условий для активизации полезной биоты (членистоногие, птицы и др.) и неблагоприятной обстановки для фитофагов. Лесные полосы и их опушки представляют собой буферные зоны, в которых природные полезные организмы адаптируются к новым условиям и пополняют механизмы саморегуляции, обеспечивающие долгосрочную стабилизацию фитосанитарной обстановки на прилегающих полях и агролесоландшафте в целом. Следовательно, конструирование агролесоланд-шафтов и усиление функций насаждений должно базироваться на принципах лесохозяйственного регулирования биоты. В основе этих принципов лежит использование свойств экологического каркаса системы лесных полос, их сре-дообразующих функций.
При обустройстве агролесоландшафтов необходимо учитывать закономерности сукцессии, способных привести не только к улучшению среды, но и к негативным процессам, К настоящему времени проведены большие исследования по вопросам ветро- и почвозащитного влияния систем лесных полос, другим аспектам их воздействия. Однако полученные данные не позволяют решать задачи оптимизации параметров систем защитных насаждений в самом широком понимании этого значения. До сих пор не решена проблема размещения лесополос. Причина этого, с одной стороны - слабая теоретическая разработка вопроса взаимодействия лесных полос с природными процессами и формирования защитных зон, с другой - односторонняя ориентация на оптимизацию конкретных факторов.
При проектировании системы лесных полос в первую очередь рассматривается влияние их на ветровую и водную эрозию, снегозадержание, условия произрастания сельскохозяйственных культур или другие процессы. Подобный подход к размещению лесных полос в аграрных комплексах не учитывает целый ряд прочих факторов. Так, на эрозионно опасных землях предусматривается расположение лесополос в зависимости от условий природно-климатических зон страны на расстоянии 300-600 м друг от друга (Долгилевич, Васильев, Са-жин, 1973). Но при этом игнорируется роль насаждений в регулировании численности биотических сообществ.По мнению М. С. Соколова, О. А. Монастырского, Э. А. Пикушовой (1994), максимальной активизации полезной биоты в лесозащищенных агроце-нозах способствует размещение полезащитных насаждений через 75-125 м. Однако, как показала практика, при межполосном расстоянии 160 м и менее (Тимашевский опорный пункт ВНИАЛМИ, Самарская обл.) происходит перекрывание зон влияния лесополос, подъем уровня грунтовых вод, что вызывает
Анализ энтомокомплексов лесопастбищных ландшафтов
В современной литературе практически отсутствуют какие-либо материалы по видовому составу и структуре энтомокомплексов в адаптивных лесопа стбищных угодьях на юго-востоке России. Достаточно полно изучена фауна дендрофильных насекомых в древесно-кустарниковых насаждениях (в т.ч. искусственных) на пастбищах пустынной зоны Средней Азии и Казахстана (Штейнберг, 1954; Яхонтов, Давлетшина, 1959; Синадский, 1968, 1972; Мамо-тов, Саидов, 1971; Нурмуратов, 1971; Гурбаннепесов, 1978 и другие). В последние годы в печати появились материалы, дополняющие эти данные. Закономерности формирования и взаимодействия различных группировок насекомых в искусственных насаждениях Туркмении освещаются в сборнике "Насекомые как компоненты биогеоценоза саксаулового леса" (1975). В нем содержатся также неизвестные ранее материалы по видовому составу и экологии отдельных видов насекомых. Вопросам изучения фауны и роли насекомых в изменении состояния насаждений посвящены исследования Б.М. Мамаева, Ф.Н. Прав-дина (1975), Б.М. Мамаева и др. (1983), Н.А. Потаповой (1970). Исследованием фауны насекомых, обитающих в искусственных насаждениях трансформированных угодий в полупустыне на крайнем юго-востоке России занимались Н.С. Андрианова (1952), М.В. Насонова (1961). Изучение разнообразия дендрофильной биоты и роли насекомых в жизни насаждений пустынных пастбищ проводили и за рубежом. Результаты этих исследований приведены в работах L. Kocher (1958), F. Pierre (1955, 1958), Е. Holm, Е. В. Edney (1973) и др. Анализ литературных данных свидетельствует, что подавляющее большинство фитофагов искусственных насаждений на выпасах относится к числу эндемиков. Многие из насекомых являются специфическими и узкоспециализированными вредителями, развивающимися только на одной породе или даже определенных ее видах.
Причем в зависимости от состояния деревья и кустарники повреждаются различными группировками вредных насекомых (Синадский, 1968). По мнению исследователей это обусловливается древностью биоценоза и его оторванностью от прочих древесно-кустарниковых ассоциаций, покрывающих различные районы Евразии. Для энтомокомплекса искусственных насаждений пустынной зоны характерно видовое обилие галлиц, листоб-лошек, чернотелок и долгоносиков. В то же время здесь отсутствуют предста вители семейств короедов, точильщиков, пилильщиков и орехотворок, широко представленных в других природных зонах (Синадский, 1972). В диссертации приводится состав наиболее часто встречающихся на ле-сопастбищах Прикаспия видов насекомых (прилож. 6). Данный список составлен на основании многолетних (1977-2003) исследований автора с учетом имеющихся в современной литературе материалов. Основной акцент при проведении исследовательских работ был сделан на выявление филлофагов, имеющих наибольшее хозяйственное значение для адаптивных угодий. Менее подробно представлена группа стволовых вредителей, в которую вошли лишь наиболее часто встречающиеся виды. Слабо изучены карпофаги. В список вошли лишь постоянно присутствующие в лесопаст-бищных ландшафтах виды, которые неоднократно фиксировались в ходе энтомологических обследований. Несомненно, что в дальнейшем при проведении эколого-фаунистических исследований состав энтомокомплекса трансформированных выпасов значительно пополнится.
Однако, имеющиеся на данный период материалы о сообществах насекомых на лесопастбищах позволяют создать научно обоснованные рекомендации по адаптивному управлению фитоса-нитарным состоянием трансформированных пастбищных комплексов. Энтомокомплекс обустроенных пастбищных угодий в Прикаспийской полупустыне включает 607 видов насекомых, относящихся к 96 семействам из 13 отрядов (рис. 7). Среди них 15 видов отмечаются для данного региона впервые (Белицкая, 2003). Основу энтомофауны составляют Coleoptera 46,3% от общего количества видов. Особенно разнообразен по составу комплекс, обитающий в насаждениях (180 видов). Сообщества жесткокрылых на опушках включают 163 вида, а в межполосных пространствах - 141 вид. Среди жуков наиболее богато представлены семейства Curculionidae, Carabidae и Chrysome-lidae. Более многочисленными и постоянными обитателями древесно-кустарни-кового яруса являются Bothynoderes punctiventris Germ., Lixus linnei Pst., Har-palus servus Dust., Gastrophysa poligoni L., Labidostomis senicula senicula Кг. и Chaetocnema breviuscula Paid. Им сопутствуют Cardiophoris nigripunctatus Pg., Cleonus piger Scop., Eusomus ovulum Germ., Hister quadrimaculatus L. Такие ви ды как Carabus glabratus L., С. ambiguus Pk., Scarabaeus sacer L., Geotrupes stere-orarius L., Cardiophoms discicollis Hbst., Atomaria linearis Steph., Lema melanopus L., Galeruca tanaceti L. и ряд других предпочитают участки между насаждениями. Amalus haemorrhous Hbst., Metadonus curtus Boh., Phyllotius oblobius L., Tha-nasimus fozmicazius L. концентрируются на опушках насаждений, выходя на приопушечные шлейфы лишь в незначительном числе особей. Lepidoptera характеризуются существенно меньшим видовым разнообразием (12,3% от общего числа видов). Однако, они имеют большое хозяйственное значение. Особенно богатым составом отличается группа чешуекрылых, обитающих в насаждениях (55 видов). Разнообразие обитателей опушек и лесо-защищенных выпасов на 49 и 57% (соответственно) ниже. Наибольшее распространение и вредоносность в посадках имеют Lepidogma tamaricalis Mn., Ano-ristia atrisparsella Rag., Loxostege sticticalis L., Ambypalpis tamaricella Dan., Carderia sociabilis Grast., Lycia hirtaria CI., Melanagria galathea L., Celerio livor-nica Esp., Eriogaster lanestris L., Evergestis frumentalis L., Psychida sp. приурочена преимущественно к опушечным биотопам. Решительно во всех случаях такие виды, как Oria musculosa Nb., Cosmotriche potatoria L., Issoria latonia L. зафиксированы на межполосных угодьях. Из других отрядов на лесопастбищах зарегистрированы Diptera, на долю которых приходится 8,9% видов. Наиболее богато по составу семейство Ceci-domyiidae - 16 видов. Подавляющее большинство галлиц локализуются в насаждениях. Это Dasyneuriola tamariciphila Marik., Asiodiplosis salsolocicola Marik., Isosanolalum dentipes Marik. и другие. За пределы лесополос на опушки выходят Sytodyplosis moscellana Kirby., Dasyneura sp., а из других семейств Bombylius sp., Lariomyza strigata Mg., Elodia tragica Mg., Exorista rossica Men. Для травостоя межполосных угодий характерны Contarina tritici Kirby., Tabanis lovinus Low., Helophilus lineatus L. Виды родов Tanipetra, Culidae, Simuliidae, Stratio-myidae, Oestridae, Scatophagidae, а также Phytomysa cruciferarum Hering., Syrphus ribesii L., Syrphus sp., Helophilus lineatus L. заселяют все биотопы трансформированных выпасов. Homoptera составляет 8,2% от общего количества видов.
В их состав входят представители 4 подотрядов. Наиболее разнообразен состав равнокрылых, концентрирующихся в лесополосах (47 видов). С переходом на опушку он уменьшается почти вдвое. На межполосных выпасах, где ниже влажность воздуха, менее сочная и более редкая растительность, количество видов снижается до 18. Массовыми фитофагами древесно-кустарникового яруса среди них являются Adelungia calligoni Osch., Cicadetta mustiva var. caspica КН., Aphrophora salicis Gr., Rhinocola tamaricina Log., Xerophilaphis tamaricophila Nevs. На опушечный шлейф выходят Lepyronia coleoptrata L., Cicadatra ochreata Mel., Stig-maphalara tamaricis Put. и др. Среди равнокрылых, встречающихся в межполосных угодьях, повсеместно доминируют Caillardia nana Log., Deetocephalus oce-latus F., Cicadella viridis L. На долю Hemiptera, Hymenoptera и Orthoptera приходится примерно равное число видов - 6,9, 6,7 и 6,6% от общего состава фауны. Особенно разнообразен состав этих отрядов в биотопах насаждений и опушек. Широко распространены среди клопов Brachynema germani Kol. и Dolycoris baccarum L., заселяющие преимущественно насаждения. К числу доминирующих перепончатокрылых относятся Apanteles liparidis Bous., Itoplectis alternans Grav. и Phaeo-genes invisor Thanb., концентрирующиеся в посадках и на их опушках. Из прямокрылых Celes variabilis Pall., Euchorthippus pulvinatus F.-W., Calliptamus itali-cus L. в больших количествах встречаются в пределах межполосных угодий. В насаждения насекомые данного отряда забираются, лишь спасаясь от жары, в периоды с высокой температурой. Наименее представлены на лесопастбищах как в видовом отношении, так и по численности следующие отряды: Thysanoptera (0,8%), Neuroptera (0,7%), а также Raphidioptera (0,2%), Blattoptera (0,2%») и Mantoptera (0,2%). Среди них Mantis religiosa L., Raphidia ophiopsis L. практически не выходят за пределы насаждений. Ectobius duskei решительно во всех случаях распределяются в пределах пространства между лесными полосами.
Влияние полезащитных лесополос на фауну зернового поля
Дальнейшее развитие земледелия и усовершенствование защиты растений в русле адаптивного природопользования не реализуемы без мобилизации всех ресурсов природной биоты, повышения биологического разнообразия и сложности взаимоотношений в агроландшафтах. Наиболее благоприятные условия для решения данной проблемы формируются в лесоаграрных ландшафтах. Системы защитных лесных насаждений способствуют улучшению микроклимата на межполосных полях: температура воздуха и почвы повышается в дневные часы и понижается ночью, при снижении скорости ветра на 20-50%, турбулентный обмен воздушных масс уменьшается на 20-30% (Кретинин, 2003). Нарастает влажность воздуха в агроландшафте в целом.
Терморегули-рующее и отепляющее влияние насаждений делает их доступным, длительно действующим и эффективным фактором регулирования состава и численности фаунистических сообществ. В управлении фитосанитарным состоянием аграрных территорий определяющее значение отводится профилактической направленности защитных мероприятий. Поэтому весьма важно иметь информацию о влиянии лесополос на численность и размещение насекомых в лесозащищенном поле. Это позволяет получить дополнительные сведения по экологии массовых видов и оптимизировать системы регулирования численности вредителей. Основной подход в наших исследованиях - изучение влияния лесных полос на численность и пространственное распределение насекомых в агроцено-зах, расположенных в системе лесных полос. Сравнение обилия энтомокомп-лексов лесозащищенных и необлесенных полей позволяет рассматривать их как закономерно складывающиеся группировки, развивающиеся по одним и тем же законам. Различие заключается в том, что на состояние ценозов агролесного ландшафта оказывают влияние лесные полосы. Работы выполняли в паро-зерновых севооборотах степной и сухостепной зон страны. Учитывали вредных и полезных насекомых в стеблестое. Анализ многолетних данных свидетельствует, что вредные насекомые предпочитают заселять необлесенные поля (табл. 19). В целом численность вредного комплекса здесь в 2,1-2,7 раза выше, нежели на посевах среди лесных полос. Лесомелиоративное обустройство агроландшафта способствует также накоплению индифферентных видов на межполосных полях, что сопровождается нарастанием напряженности конкурентных отношений между растительноядными насекомыми и ведет к оптимизации энтомологической ситуации. Различия в численности насекомых-фитофагов на посевах зерновых культур в системе лесных полос и необлесенной степи достоверны.
Подтверждением тому служит высокий коэффициент корреляции - 0,84. Более ярко корректирующая роль насаждений проявляется в сухостепной зоне (Волгоградское ОПХ). Плотность популяций основных вредителей в трансформированных агроценозах здесь в 1,4-3,9 раза ниже по сравнению с незащищенными полями. Особенно отзывчивы на изменение экологической обстановки оказались пьявица, хлебные блошки и злаковые мухи. В условиях степной зоны роль лесных полос менее выражена - запас вредителей снижается в 1,5-2,9 раза. В этих условиях слабее проявляется регуляторная роль лесных полос в отношении хлебных жуков и вредной черепашки. Незначительное воздействие лесные полосы оказывают на пшеничного трипса. Численность популяций вредителя в защищенных агроценозах разных природных зон была лишь в 1,1-1,3 раза меньше, чем на открытых посевах. Появление богатой трофической базы для дополнительного питания, сети разнообразных и взаимосвязанных экологических ниш в сочетании с рядом других позитивных факторов создают оптимальные условия для существования жизнеспособных популяций полезной биоты, что адекватно сказывается на ее численности. Суммарное обилие паразитов и хищников в лесозащищенных посевах колеблется на уровне 59,7-73,7 тыс. экз/га, что в 1,9-2,6 раза превышает аналогичный показатель на необлесенных полях (табл. 20). Наиболее отзывчивы на оптимизацию экологических условий паразитические насекомые. Если в травостое открытых полей на 1 га приходится в среднем 7,6-9,9 тысяч особей, то на посевах среди лесных полос этот показатель возрастает до 31,7-33,3 тыс. экз/га. Особенно выражено положительное действие лесополос на данный комплекс Лесные полосы благоприятно сказываются также на состоянии хищного комплекса. Значение данного фактора в разных природных зонах практически равнозначно - запас членистоногих возрастает в 1,3-2,0 раза. Таким образом, общая закономерность преобразования полевого ценоза под влиянием лесополос заключается в снижении численности основных вредителей при одновременном нарастании количества энтомофагов, что способствует стабилизации соотношения в двучленной биологической системе "энто-мофаг : фитофаг".
Иными словами, введение лесных полос в агроландшафт является одним из важнейших факторов биоконтроля и поддержания механизмов гомеостаза лесоаграрного ландшафта. Естественно предположить, что ход динамических процессов в фауни-стических сообществах трансформированных агроценозов будет иным, нежели на безлесной агротерритории. Поэтому возникает необходимость найти четкую зависимость, по которой можно судить о происходящих изменениях. Для того, чтобы решить поставленную задачу, обработаны и обобщены результаты количественных учетов насекомых за 1986-1990 гг. Полученные данные свидетельствуют об очевидном сглаживающем влиянии лесных полос на динамическую плотность важнейших вредителей озимой пшеницы (рис. 15).
Роль сортов в повышении устойчивости зерновых культур к вредителям
Сбалансированное, адаптивное растениеводство и биологизация защиты растений не реализуемы в полной степени без повышения генетического разнообразия и иммунитета сельскохозяйственных культур (Турбин, Шапиро, 1978; Соколов, Монастырский, Пикушова, 1994; Соколов и др., 1997; Новожилов, 1998 и другие). Доля вклада сорта в формирование урожая достигает 60% (Амелин и др., 2002). Использование сортов, обладающих комплексной устойчивостью к вредным организмам является одной из главных стратегических составляющих экосистемной защиты растений (Щепетильникова, 1958; Ерохина, 1998; Захаренко, 2000; Крупнов, Васильчук, 2000 и другие). Внедрение в производство таких сортов создает условия для управления фитосанитарными процессами и обеспечивает получение стабильных урожаев при максимальном снижении негативного воздействия пестицидов и других техногенных факторов на агросферу, а также уменьшении затрат энергоресурсов на получение единицы продукции (Соколов, Коробской, 1994).
За последние десятилетия селекционными центрами и другими селекционно-опытными учреждениями созданы сорта зерновых и других полевых культур, устойчивых к комплексу неблагоприятных факторов. Исследователи, занимающиеся селекцией зерновых культур на устойчивость к вредителям и болезням (Амелин и др., 2002), отмечают отсутствие абсолютно не повреждаемых насекомыми и невосприимчивых к патогенам образцов, что, вероятно, связано с полигенным характером наследования искомого признака и наличием неспецифического взаимодействия в биологической системе растение - вредный организм.До настоящего времени слабо изучен вопрос количественного выражения устойчивости, особенно при испытании большого числа генотипов. По мнению одних авторов, наиболее выгодный параметр - масса колосьев с опытных и контрольных участков, так как он в одной размерной величине объединяет количество зерен в колосе и их массу; по мнению других, оценка заселенности и поврежденности растений вредными организмами по проценту поражения колосьев и колосков - более точный критерий для отбора устойчивых сортов, нежели потери урожая. Нами проводилась оценка районированных сортов зерновых культур на заселенность вредителями в агролесоландшафтах. С этой целью обследовались производственные посевы яровой и озимой пшеницы и ярового ячменя. Работы выполнялись в хозяйствах Поволжского (Самарская область), Нижневолжского (Волгоградская область), Северо-Кавказского (Ставропольский край) и Западно-Сибирского (Алтайский край) регионов. Для характеристики устойчивости растений использовали комплекс показателей: численность насекомых-фитофагов и их врагов, соотношение вредных и полезных насекомых, вредоносность фитофагов.
Анализ энтомологической обстановки на сортоучастке Тимашевского опорного пункта (Самарская обл.) показал, что сортообразцы яровой пшеницы значительно отличались по заселенности вредными и полезными насекомыми (табл. 45). Так, растения сорта Безенчукская-139 слабо заселялись злаковыми мухами. Низкая плотность этих вредителей отмечена на сортах Жигулевская-5 и Эритроспермум-2812. На посевах последнего отмечена также наименьшая плотность вредной черепашки и пшеничного трипса (2,6 и 42005,0 тыс. экз/га соответственно). Наиболее устойчивым по отношению к хлебному клопику оказался сорт Жигулевская-5. По своей устойчивости к хлебным блошкам заметно выделялся сорт Московская-33, на котором этих вредителей было в 1,6— 4,8 раз меньше, нежели на других.
Следует признать, что в целом среди исследованных сортов наиболее эн томоустойчивыми оказались сорта яровой пшеницы Безенчукская-139, Жигу левская-5 и Эритроспермум-2812. Особенно привлекательными для вредныхнасекомых были посевы Ершовской-32 и Кутулукской. Не показал хорошихрезультатов сорт Московская-33.Данные выводы согласуются с материалами по вредоносности фитофагов на исследованных сортообразцах. Максимальные потери зерна от вредных насекомых зарегистрированы на сортах Кутулукская и Ершовская-32 (17,6 и 16,4% соответственно от фактического урожая). Значительные потери урожая (13,3%) зарегистрированы на сорте Московская-33. Лучший результат получен на посевах Эритроспермум-2812, где недобор урожая оказался в 3,4 раза ниже, чем на эталоне. Более значимый ущерб вредители причинили Жигулевской-5 и Безенчу кской-139.Данные по оценке устойчивости зерновых колосовых культур в Нижневолжском регионе представлены в таблице 46. Из таблицы видно, что амплитуда колебаний численности насекомых-фитофагов на исследованных сортах озимой пшеницы достигает 70%. В условиях сильной атмосферной и почвенной засухи, характерной для данного региона, наименее заселенными растительноядными насекомыми являются сорта Донская интенсивная и Донщина. Эти сорта обладают устойчивостью к пшеничному трипсу, вредной черепашке и вредным жукам. Они оказались также устойчивы и к внутристеблевым вредителям. Поврежденность ими растений сорта Донская интенсивная практически не превышала 7,0%. Еще более устойчив к этой группе вредных насекомых сорт Донщина, пораженность которого вредителями данной группы была почти в два раза ниже (3,9%).вающими неравномерное заселение сортов полезной биотой. Данные факторы оказывают прямое воздействие на интенсивность биоценотических связей в двучленной биологической системе энтомофаг - фитофаг. Наиболее выражен потенциал полезных членистоногих на сорте Донщина. Менее благоприятные условия для полезной биоты складываются на посевах Северодонской пшеницы.
Вследствие различий в заселенности сортов вредными насекомыми ущерб от них также был неоднозначным. Наибольший вред насекомые причиняют урожаю сорта Северодонская, недобор зерна составляет 15,1% от фактического урожая. Несколько меньший ущерб вредители наносят сорту Эритрос-пермум, где они способствуют снижению продуктивности пшеницы на 10,8%. Из испытанных сортов наименьший ущерб от вредителей зарегистрирован на сортах Днщина (2,2%) и Донская интенсивная (4,0% от фактического урожая).Анализ энтомологической обстановки в агроценозах озимой пшеницы Северо-Кавказского региона (Ставропольский край, Буденновский район, АОЗТ СХП "Русь") свидетельствует, что наиболее высокая плотность фитофагов отмечена на посевах пшеницы Победа-50 - 65436,5 тыс. экз/га (табл. 47). Более устойчивым к растительноядным насекомым оказался сорт Донская безостая, на котором количество вредителей было в 1,3 раза меньше. выраженной устойчивостью к хлебным жукам и хлебным блошкам. В то же время сорт Юна оказался самым заселенным вредной черепашкой. Численность клопов здесь была в 2,9-10,9 раза выше по сравнению с другими сортами. На данном сорте зарегистрирована также максимальная численность злаковых тлей (42,7 тыс. экз/га). Сорта Юна и Донская безостая привлекают цикадок, которых здесь в 2,6 раза больше, чем на посевах сорта Победа-50. По отношению к пшеничному трипсу проявляет устойчивость Донская безостая, где плотность вредителя колеблется на уровне 50898,0 тыс. экз/га.Неравномерная заселенность сортов вредными насекомыми нашла свое выражение в изменении их хозяйственного значения. Минимальный вред от фитофагов отмечен на посевах сорта Победа-50. На других сортах ущерб от них был в 2-2,8 раза выше.Полученные материалы позволяют заключить, что среди сортов яровой пшеницы, широко используемых в производстве Алтайского края по устойчивости к насекомым-фитофагам выделяется Саратовская-29 (табл. 48). Посевы этого сорта менее заселены вредителями - плотность их на полях, засеянных
Похожие диссертации на Экологические аспекты управления фитосанитарным состоянием лесоаграрных ландшафтов аридной зоны
