Содержание к диссертации
Введение
Глава 1 Состояние изученности вопроса (литературный обзор)
1.1. Современная концепция развития интегрированной защиты растений 6
1.2. Основные виды вредителей на виноградной лозе и особенности их развития 9
1.3. Использование пестицидов в интегрированной системе защиты виноградников 15
1.4. Механизм современной защиты растений в условиях многоукладности сельского хозяйства 19
1.5. Экологическая безопасность производства виноградарско-винодельческой продукции 23
Глава 2 Материал и место проведения исследований
2.1. Место проведения исследований 32
2.2. Характеристика метеорологических условий в зонах проведения исследований 33
2.3. Методы изучения биологических особенностей имеретинской подушечницы 35
2.4. Методика токсикологической оценки виноградников 38
2.5. Методика определения экономической и биологической эффективности защитных мероприятий 40
2.6. Методика экономико-математического моделирования и статистического анализа 41
2.7 Методика расчета энергии, заключенной в пестицидах 41
Глава 3 Экспериментальная часть
3.1. Адаптивность и устойчивость продуктивности винограда в различных условиях среды 45
3.2. Особенности развития вредных объектов на виноградной лозе 48
3.3. Погодные условия и их влияние на развитие вредителей виноградной лозы 50
3.4. Вредители винограда
3.4.1. Распространение имеретинской подушечницы (Neopulvinaria imeretina) 52
3.4.2. Биологические особенности имеретинской подушечницы и влияние экологических факторов на ее развитие 53
3.4.3. Метеорологическая информация для прогноза отрождения личинок имеретинской подушечницы 70
3.4.4. Физиологические и биохимические изменения в виноградной лозе, вызванные повреждениями имеретинской подушечницы 75
3.4.5. Влияние плотности популяции имеретинской подушечнницы на прирост побегов виноградной лозы 79
3.4.6. Морозоустойчивость поврежденных побегов 82
3.4.7. Влияние обрезки на численность подушечницы 83
3.4.8. Энтомофаги имеретинской подушечницы 84
3.5. Гроздевая листовертка (Lobesia botrana Schiff) 87
3.6. Паутинные клещи и зудень 92
Глава 4 Средства защиты виноградников
4.1. Химические и биологические средства защиты виноградников 94
4.2. Токсикологический мониторинг на виноградниках как элемент интегрированной защиты 100
4.3. Экологически безопасное применение пестицидов и токсикологическая оценка виноградного сырья 104
4.4. Экономическая эффективность развития защиты виноградников в Республике Дагестан 110
Заключение 116
Выводы 119
Литература 121
Приложение 136
- Основные виды вредителей на виноградной лозе и особенности их развития
- Характеристика метеорологических условий в зонах проведения исследований
- Особенности развития вредных объектов на виноградной лозе
- Токсикологический мониторинг на виноградниках как элемент интегрированной защиты
Введение к работе
Виноградарство Республики Дагестан, как высокоэффективная отрасль сельского хозяйства в настоящее время переживает глубокие изменения. Эти изменения затрагивают все стороны системы производства винограда. Площади виноградников сократились с 70,9 тыс. га в 1984 г. до 20, 6 тыс. га (из них плодоносящие 19,0 тыс. га) в 2002 году, а урожайность соответственно с 74,8 до 34,0 ц/га.
В связи с этим потребление фруктов в Дагестане было в 4 раза ниже норм АМН. В 2002 году на душу дагестанского населения произведено винограда 29,4 кг.
А между тем в Республике Дагестан имеются реальные возможности и давние традиции успешного возделывания промышленных виноградников, приготовления высококачественных вин, сухофруктов и производства винограда. Биологизация и экологизация систем защиты виноградных насаждений обусловлены тем, что большинство виноградников расположены в санитарно-охранных и курортных зонах. Важнейшими для региона вопросами являются постепенное восстановление экосистем до уровня, гарантирующего стабильность окружающей среды путем биоэкологизации агросферы вообще, а в частности необходим пропорционально новый подход к построению систем защиты многолетних насаждений - наиболее пестицидоемких. Разработанные ранее принципы защиты винограда от вредителей не могут быть реализованы по экономическим причинам и экологическим показателям, поскольку появление резистентных к инсектицидам популяций вредных видов вынуждает либо использовать новые дорогостоящие препараты, либо повышать нормы расхода традиционных средств, что также дорожает защиту и ведет к загрязнению окружающей среды. Важную роль играют и биологические факторы, непосредственно определяющие продуктивность насаждений и качество получаемого урожая. Поскольку влияние множества факторов происходит не
обособленно, а комплексно и разнонаправлено, то очевидно, что для успешного возделывания винограда всегда необходимы благоприятные их сочетания. Необходимость продолжения исследований в этой области вызвано также и тем, что прогресс науки и техники ежедневно предоставляет в распоряжение исследователей новые методы и средства познания, позволяющие по новому взглянуть на казалось бы уже давно изученные вопросы и подходы. Это особенно важно сейчас, когда виноградарство в Республике Дагестан переживает свои не лучшие времена, вызванные объективными трудностями переходного периода.
В настоящее время в Дагестане виноград возделывается в Кизлярском, Хасавюртовском, Кумторкалинском, Карабудахкентском, Каякентском, Кайтагском, Дербентском, Табасаранском, С-Стальском, Магарамкентском районах и в пригородных хозяйствах города Махачкалы. Здесь возделываются столовые и технические сорта: Ркацители, Нарма, Шасла, Саперави, Агадаи, Мускат венгерский, Изабелла и другие. Причин низкой урожайности винограда много. Одна из них обсуждается в представленной диссертации - потери урожая от вредителей и болезней, составляющие до 20-30%, а в отдельных районах потери достигают 60 и более процентов. Это происходит из-за того, что в республике недостаточно средств защиты растений, и ряд вредителей и болезней из менее опасных становятся более опасными.
В связи с этим, цель нашей работы состояла в изучении биологических и экологических особенностей имеретинской подушечницы, гроздевой листовертки и др. и определение оптимальных мер борьбы с ними в республике Дагестан.
В связи с вышеизложенным предметом исследований послужило изучение существующих систем и организации защиты винограда, эффективности и экологической безопасности их применения, результатов токсикологического мониторинга и определение направлений
совершенствования защиты винограда в современных условиях хозяйствования.
Основные виды вредителей на виноградной лозе и особенности их развития
Видовой состав и численность энтомофауны сельскохозяйственных культур Черноморского побережья Российской Федерации богата и разнообразна и колеблются по годам в зависимости от целого ряда факторов (Е.А. Игнатова, В.А. Фогель, 1999).
Растительноядные клещи распространяются повсеместно на виноградниках и представляют собой большую опасность для этой культуры. В Краснодарском крае широко распространен садовый паутинный клещ (А.И. Талаш, Е.Г. Юрченко, 1997). Растительноядные клещи повреждают почти все европейские технические сорта винограда (Траминер, Шардоне, Совиньон, Алиготэ, Ркацители, Рислинг, Каберне, группа Пино и др.). К устойчивым сортам можно отнести лишь столовый сорт Молдова (А.И. Талаш, 1995). Растительноядные клещи повреждают некоторые сорта (Грушевский белый и др.), но систематических обработок не требуется, только выборочно по экономическому порогу вредоносности (СИ. Агапова, 1999).
Из сосущих вредителей ущерб виноградникам Дагестана наносит филлоксера,, так как большинство площадей заражено вредителем, то наиболее приемлемый выход - это переход на привитую культуру.
Имеретинская подушечница (Neopulvinaria imeretina). При обследовании виноградников в хозяйствах «Каспий», «Дружба», «Каякентский» и «Утамышский» Каякентского района в 2002 г. обнаружено повреждение виноградного растения подушечницами. Распространяется она с посадочным материалом (А.З. Абдулагатов, 2002).
Имеретинская подушечница была обнаружена в виноградниках Республики Дагестан, селении Первомайское Каякентский район в 1999 году Багамаевым A.M. , этот вид раньше был неизвестен. По предшествующим исследованиям в 1999 году вредитель был описан как представитель нового рода - Neopulvinaria Hadz. К роду Neopulvinaria Н.С.Борхсвинус (1957) отнес распространенный в Канаде второй вид Neopulvinaria inumerabilis Rathov. С 2000 года Neopulvinaria imeretina стала опасным вредителем в условиях центральной плоскостной зоны Дагестана. Так как подушечница была изучена недостаточно, мы рассматривали состояние изученности вопроса в странах СНГ. З.К.Хаджибейли (I960) изучила основные биологические моменты развития подушечницы и морфологическое описание в условиях западной Грузии и выявила ряд ее энтомофагов. Подробно биология имеретинской подушечницы в условиях западной Грузии изучена Г.И. Деканоидзе (1968), который определил также кормовые растения для вредителя. В этот период подушечница была найдена в виноградниках Франции энтомологом Канардом М. (Canard, 1966). В опубликованных автором статьях приводится сравнительное морфологическое описание личинок двух возрастов и взрослых самок подушечницы. В последующих трудах З.К. Хаджибейли (I960, 1983) предположительно указывается о завозе подушечницы на Сакарскую опытную станцию виноградарства и виноделия с черенками виноградной лозы из Франции.
Изучением биологии имеретинской подушечницы в условиях Западной Грузии, а также испытанием химических препаратов для борьбы с ней занимались К.С. Никабадзе (1968), Г.В. Долидзе, М.П. Начкебия (1969). Они изучили действие некоторых хлор- и фосфорорганических инсектицидов, как на самок, так и на личинок подушечницы.
В дальнейшем зона вредоносности подушечницы значительно увеличилась, как в масштабах Грузии, так и за пределами республики. А.О. Аракеляном (1967, 1972) была изучена биология подушечницы в условиях Армянской ССР. В настоящее время подушечница в Републике Дагестан хорошо акклиматизировалась и наносит ощутимый вред виноградникам и другим сельскохозяйственным культурам. Филлоксера (Phylloxera vastatrix Planch). Виноградная \/ филлоксера относится к отряду равнокрылых Homoptera, подотряд тлей Aphidinea, подсемейство Phylloxerinae, род и вид Phylloxera vitifolii Fitsch. (Phylloxera vasfattnx Planch).
Виноградная филлоксера претерпела в своей эволюции большие морфологические изменения. Круг ее кормовых растений постепенно сужался, она сделалась монофагом и питается только на одном роде растений Vitis. Исходная форма была обычная, открыто живущая на листьях крылатая тля, на что указывают рудиментарные железы на спине, когда-то выделявшие воск.
Постепенно филлоксера превратилась в галловую форму: весь жизненный цикл ее проходит внутри галла образованного на листе растения-хозяина. Следующий этап в эволюции филлоксеры - миграция листовой формы на корни виноградной лозы. Корневая форма филлоксеры по строению и физиологии мало отличается от листовой, отличие ее состоит в том, что питается на корнях, имеет в своем развитии нимфы и крылатые формы, которые в свою очередь, дают половые формы, живущие на надземной части растения. Половая самка откладывает одно зимнее яйцо, из которого весной отрождается основательница листовой формы. В Закавказье (для Кахетии) отмечено 6 генераций, в Азербайджане (в Казахском районе) - 7 генераций, в Дагестане можно наблюдать от 6 до 9 генераций корневой филлоксеры в год в зависимости от конкретных условий местности.
Характеристика метеорологических условий в зонах проведения исследований
Каякентский и Дербентский районы являются основной зоной промышленного виноградарства, и на ее долю приходится 80% общей площади виноградников республики. Метеорологические условия указанных районов благоприятствуют развитию виноградарства, климат здесь умеренно-теплый, полусухой, континентальный. Среднегодовая температура от 11,8 до 13,1С, наиболее теплые месяцы июль, август. (24 -26С) (табл. 1). Подзона включает районы: Дербентский, Каякентский, Магарамкентский. Отличительной особенностью этой подзоны является развитое виноградарство неукрывного типа, овощеводство, садоводство и частично зерновое хозяйство и животноводство. В Дагестане подзона является наиболее тепло обеспеченной, т.е. с высоким температурным режимом. Среднегодовая температура равняется 12,6 С. Наиболее высокая температура отмечается и июле - августе (24,6-24,7). Зимы наиболее теплые, бесснежные. Годовая сумма активных температур (выше 10) составляет около 4000 , а температура выше 0- 4610. Такие условия обеспечивают возможность возделывать кроме плодовых культур ряд субтропических (инжир, фисташка и др.). Подзона характеризуется широко развитым промышленным виноградарством не укрывного типа. Продолжительность безморозного периода равна 248 дням. Годовая сумма осадков составляет 428 мм, из которых только 50% осадков за вегетационный период. В этой связи в подзоне широко развито орошаемое земледелие. Почвы - каштанового и темно-каштанового типа. Сроки и продолжительность развития отдельных фаз подушечницы определяли путем систематических наблюдений на изолированных побегах пяти кустов в каждом пункте. Для этого использовали марлевые изоляторы. Динамика вылупления личинок из яиц проводилась на изолированных побегах. В учетах применялось по 25 яйцекладущих самок. Перезимовавших личинок и самок определяли весной после начала вегетации. Подсчетом их численности устанавливалось процентное соотношение выживших личинок и самок и влияние на них температуры минувшей зимы.
В опытах было взято по 100 особей подушечницы в 4-х различных пунктах с учетом особенностей местности. Кроме того, опыты были проведены в камере искусственного климата при температуре от -5 до -28С при разных экспозициях. В опытах использовались однолетние побеги с зимующими самками. Определение соотношения полов имеретинской подушечницы определяли в Каякентском районе на 5-ти кустах виноградной лозы сорта Ркацители с колониями яйцекладущих самок. Интенсивность повреждения виноградной лозы вредителями определяли по 5-ти балльной шкале. В целях установления кормовых растений, степени заражения и закономерностей изменчивости при питании на разных видах путем маршрутных обследований собирался материал в разных районах Дагестана в течение пяти лет (2000-2004 гг.). Обследования проводились как в агроценозах, так и в природных биоценозах в зоне распространения имеретинской подушечницы. Маршруты проходили по диагонали обследуемых участков, учет проводился на 20-25% всех растений. Те растений, на которых находили вредителя, гербаризировали с целью определения вида растений. Для определения плодовитости подушечницы каждую самку с яйцевым мешком вместе с побегами (от кормового растения) переносили в отдельную пробирку, после чего ежедневно подсчитывали и удаляли из пробирки вылупившихся личинок. При этом учитывалось минимальное, максимальное и среднее количество личинок, которое определяли согласно результатам нескольких учетных вариантов.
Степень развития имеретинской подушечницы на разных кормовых растениях оценивалась по пятибалльной шкале: 1 - все насекомые погибли, хотя некоторые из них присосались; 2 - ни одно насекомое не достигло второго возраста; 7 3 - ни одно насекомое не достигло взрослой фазы; 4 - ни одно насекомое не оставило потомства, хотя часть из них достигла взрослой фазы; 5 - насекомые оставили потомство. Выявление энтомофагов имеретинской подушечницы проводили в период маршрутных обследований. Сбор материала для выявления заражения подушечницы энтомофагами проводился по методике И.К. Гоанца, Е.С. Сугоняева, Е.М. Данцинг (1974). Побеги длиной 25-30 см, зараженные вредителем, помещали в садки, или фотоэклекторы для выделения паразитов. Наблюдения за вылетом паразитов проводили ежедневно. Сбор хищников проводили перед вегетацией, в местах образования колоний подушечницы. Эффективность хищников определяли по числу съеденных ими особей. Определение вредоносности имеретинской подушечницы проводилось на модельных кустах на площади 0,5 га при различной степени поврежденности. Определение физиологического состояния виноградной лозы проводилось на листьях и побегах в зависимости от численности вредителя. Интенсивность фотосинтеза определялась колориметрическим методом. Интенсивность дыхания определялась газометрическим методом по количеству углекислого газа, выделенного из листьев. Содержание витамина С - общепринятым методом.
Особенности развития вредных объектов на виноградной лозе
Разработка защитных мероприятий должна основываться на знании эволюционно-экологических стратегий жизненных циклов развития и выживания вредных объектов и виноградного растения. При этом необходимо рассматривать не отдельные особи вредных и полезных объектов, которые рождаются и умирают, а популяции, у которых жизненный цикл непрерывен. Известно, что жизненный цикл любого биологического вида в природе формируется в процессе эволюции на основе наследственности, изменчивости и естественного отбора (G.Backer; 1999).
У вредителей и болезней виноградной лозы за счет интенсивного применения пестицидов происходит дополнительный отбор особей, а следовательно, формируется популяция, обладающая высокой адаптивной способностью к окружающим условиям среды. Как отмечают зарубежные ученые, существуют различные основы, с помощью которых тот или иной вид преодолевает проблемы, создаваемые внешней средой и другими видами агроценоза (Н. Н. Kassmeye, 1998).
Мнение, что процесс саморегуляции у агроценозов отсутствует подтверждалось тем обстоятельством, что агросистемы считаются искусственно созданными человеком. Как показывает практика (Т.Н. Воробьева; А.Т. Киян, 1999; А.И. Талаш; Е.Г. Юрченко, 1997; А.И. Талаш, 1995.), это неверно, поскольку опыт производственной деятельности указывает на то, что возделывание на больших площадях генетически однородных сельскохозяйственных культур, как, например, виноградников, повышает опасность массового развития фитопатогенных биообъектов на больших территориях. Поэтому, учитывая это обстоятельство, важной задачей, несомненно, является оперативное и своевременное выявление этих объектов с целью прогнозирования их возможной численности и, тем самым получение объективной оценки фитосанитарного состояния производственных участков.
Однако общеизвестно, что вопросы выявления и диагностики новых болезней, форм и рас патогенов па практике представляют определенную сложность. Эта ситуация касается почти всех сельскохозяйственных культур, но в наибольшей мере многолетних насаждений (А.Т. Киян, 2000). В последние годы, особенно после интенсивного применения препаратов системного действия, возникшая проблема резистентности вредных организмов стала намного острей. (С.С. Санин, Е.А. Соколова, Л.Г. Корнева, 1998; П.И. Сусидко, 1997).
Поэтому считается, что современный фитосанитарный мониторинг в первую очередь предполагает получение обширной информации, характеризующей не только количественный, но и качественный потенциал популяций вредных организмов. К таковой необходимо отнести сведения о пораженных площадях; интенсивность развития болезни или распространенность вредителя; их резистентность к пестицидам; устойчивость сортов и др.
В январе дули ветры, доходящие до 10-15 м/сек. Выпал снег, который лежал на поясах более 2-х недель. Температура воздуха в горах опускалась до -20 С, на плоскости - до 18 С. Происходило промерзание верхнего слоя почвы, что способствовало гибели незначительной части зимующих стадий с/х вредителей. Погодные условия февраля были переменные, характеризовались неустойчивостью. Часто выпадали осадки в виде дождя и снега, минимальные температуры опускались до -10С, дули сильные ветры, сила которых доходила до 20 м/сек. Максимальная температура поднималась до +5С.
Весенний период начался раньше обычных сроков. Максимальные температуры поднимались до +20С, минимальные - ночью опускались до 0С. Очень рано началось цветение косточковых, сокодвижение и набухание почек винограда.
Первая половина марта характеризовалась резкой сменой погодных условий. Кратковременные периоды тепла резко сменялись похолоданием с выпадением осадков в виде дождя и снега и порывистым ветром. Максимальная дневная температура достигала 15С, в ночное время на равнине +3С, а в горах -3С. В целом прохладная погода задерживала фенологию развития многих вредителей сельскохозяйственных культур. Апрель и первая половина мая характеризовались потеплением, дневные температуры на плоскости доходили до +18С, а в горах температура была невысокой, временами шли дожди, иногда превращающиеся в мокрый снег. Задерживался выход гроздевой листовертки и других вредителей почти на 2 недели. Во второй половине также было влажно, проявилась милдью на винограде. Начало лета также характеризовалось прохладной погодой, выпадением осадков в виде дождя и града, который побил урожай косточковых и семечковых плодовых пород. С повышением температуры продолжило развитие милдью, появились тли на всех культурах. Из-за прохладной погоды растягивались фазы развития всех вредителей. Только в третьей декаде июня установилась жаркая погода. Начало июля характеризовалось наступлением жаркого лета, хотя временами шли кратковременные дожди. Температура днем поднималась до +28 С, проявился оидиум на винограде. К концу месяца дневные температуры доходили до +38С. Такие условия погоды стали ускорять развитие вредителей, благоприятствовали развитию клещей на всех культурах.
Токсикологический мониторинг на виноградниках как элемент интегрированной защиты
Применение даже современных высокоэффективных пестицидов способно вызывать в местах их использования нарушения гигиенических требований и создавать серьезные экологические проблемы, начало которым было положено еще в период интенсивной химизации сельскохозяйственного производства, а в 70-80 годах они приобрели наиболее острый характер (А.Т. Киян, 2000). Длительность сохранения пестицидов на растениях нельзя расценивать однозначно. В этом случае наблюдаются как положительная, так и отрицательная стороны. Чем дольше препараты сохраняются на растении, тем эффективнее его использование. Вместе с тем, их персистентность может отрицательно сказаться на качестве урожая за счет накопления в нем остаточных количеств. Загрязнение сельскохозяйственной продукции может происходить также в силу распространения и накопления токсичных веществ на обрабатываемых участках. Миграция пестицидов в окружающей среде по цепям питания приводит к их накоплению в природе и в организме человека. Данные мониторинга остаточных количеств пестицидов во многих странах подтверждают их наличие почти во всех контролируемых объектах. Большое значение в оценке экологических последствий использования пестицидов имеют исследования по выявлению их избыточных количеств в получаемой продукции. Считается, что одним из главных путей поступления пестицидов в окружающую среду является испарение, тем более, что этот процесс может происходить до достижения рабочего раствора намеченного объекта. Испарение происходит с растений и почвы обработанных участков.
Схема накопления пестицидов в продукции, включает такие источники, как сам процесс применения препаратов и поступления их из почвы, воздуха и растений. В наших исследованиях учитывались два фактора. Это возможность поступления препаратов в продукцию из почвы и из растений, где почва учитывалась, как аккумулятор всех токсичных соединений, применяемых в течение ряда лет. Поэтому для объективной экологической оценки основных агротехнических мероприятий, применяемых в технологии возделывания виноградников, были использованы данные «фонового» содержания токсичных остатков в почве под виноградниками, накопившиеся в результате пестицидной нагрузки прошлых лет. В таблице 27 указаны виноградные участки по сортам, на которых были обнаружены определяемые пестициды. В число определяемых препаратов вошли химические соединения, обладающие персистентностью и кумулятивностью. Это, прежде всего, токсичные продукты разложения хлорорганических инсектицидов, которые не применяются уже более трех десятилетий. К группе определяемых препаратов были также отнесены фосфорорганические инсектициды и медьсодержащие фунгициды. Интенсивность их использования в последние годы за счет применения препаратов других групп несколько снизилась. Однако они находят свое применение на виноградниках и в настоящее время. Содержание фоновых загрязнителей на опытно-производственных участках приведено в таблице 28. Как видно из представленных данных отмечается наличие, а на отдельных участках и превышение ПДК всех анализируемых химических соединений. На этих же участках определялись также остаточные количества пестицидов, применяемых на виноградниках в период исследований, которые значатся как «сезонные» загрязнители. Результаты анализов, выполненные в той же лаборатории (табл. 29), показали, что препараты, применяемые в течение сезона, также могут сохраняться в верхнем почвенном горизонте.
В наибольшем количестве обнаруживались те соединения, которые использовались длительное время. Прежде всего, к их числу необходимо отнести фосфорорганические инсектициды. Как уже было сказано выше, на опытно-производственных участках применялись: из инсектицидов - Би-58, децис, каратэ, фастак, суми-альфа, кинмикс; из фунгицидов - бордоская жидкость, сера, фундазол, байлетон, поликарбицин. Изучение и анализ применяемых на виноградниках пестицидов (с учетом их токсичности) подтверждают экологическую опасность этих химических соединений для окружающей среды и обуславливают необходимость проведения своевременного токсикологического мониторинга почв и виноградной продукции. Анализ почв проводился осенью после окончания всех химических обработок и в весенний период до сезонного применения препаратов с целью установления длительности их сохранения.
