Содержание к диссертации
Введение
1. Аналитический обзор 6
1.1. Основные фитофаги юшу 6
1.2. Биологическая регуляция вредителей капусты 14
1.2.1. Биологические агенты для подавления численности насекомых... 14
1.2.2. Основные биопрепараты против чешуекрылых насекомых 26
2. Условия, объекты и методы исследований 31
2.1. Агроклиматические ресурсы кузнецкой котловины 31
2.2. Объекты исследований 37
2.3. Методы исследований 37
2.3.1. Лабораторные опыты 37
2.3.2. Полевые и производственные опыты 40
3. Основные вредители капусты в условиях кузнецкой лесостепи 42
4. Оценка биопрепаратов в лабораторных и полевых опытах 57
4.1. Скрининг биопрепаратов в лабораторных условиях 57
4.2. Оценка биопрепаратов в полевых опытах 62
5. Совершенствование технологии экологически безопасной защиты капусты от вредителей 89
5.1. Защита капусты с преимущественным использованием биопрепаратов 89
5.2. Экономическая эффективность защиты капусты биологическими препаратами 103
Выводы 107
Список литературы 109
Приложение 126
- Биологическая регуляция вредителей капусты
- Основные биопрепараты против чешуекрылых насекомых
- Основные вредители капусты в условиях кузнецкой лесостепи
- Экономическая эффективность защиты капусты биологическими препаратами
Введение к работе
Актуальность проблемы. В современном растениеводстве большое значение придается защите растений от вредных организмов. При этом основным методом защиты является химический. Однако, наряду с преимуществами, он обладает недостатками в экологическом отношении. Одной из альтернатив химическим пестицидам являются биологические препараты. В первую очередь обрабатывать биопрепаратами следует овощные культуры, так как их плоды употребляются в пищу преимущественно в свежем виде.
В Кемеровской области основной овощной культурой открытого грунта является капуста белокочанная. Площади, занимаемые ею, превышают половину площадей, занятых всеми овощными культурами. В то же время здесь, особенно в Кузнецкой котловине, сосредоточено большое количество предприятий угольной и химической промышленности, выбросы которых отрицательно влияют на растения. Поэтому в условиях Кузнецкой котловины особенно важно не подвергать растения дополнительным стрессам при обработке химическими пестицидами.
Цель исследования заключалась в совершенствовании технологии применения современных биопрепаратов в экологически безопасной защите капусты белокочанной от вредителей в условиях Кузнецкой лесостепи.
В связи с этим решались следующие задачи:
выявить особенности динамики численности вредителей капусты белокочанной в условиях Кузнецкой лесостепи;
определить эффективность применения биопрепаратов для защиты капусты двух сортов разного срока созревания от листогрызущих чешуекрылых вредителей;
дать экономическую оценку защитным мероприятиям с максимальным использованием биопрепаратов.
Положения, выносимые на защиту:
особенности видового состава фитофагов при выращивании капусты в условиях Кузнецкой котловины;
биологическая и хозяйственная эффективность применения биологических препаратов против вредителей капусты.
Научная новизна. Впервые изучены особенности видового состава вредителей на посадках капусты в условиях Кузнецкой котловины. Выявлены возможности применения современных экологически безопасных препаратов в разные фазы развития растений и на разных сортах капусты в конкретных климатических условиях. Показана перспективность использования фитоверма против крестоцветных блошек.
Практическая ценность. Обосновано включение лепидоцида, ск в технологию выращивания капусты, что обеспечивает защиту одновременно от всех чешуекрылых насекомых - вредиіелей-калустьі.-Показана целевое !!4!1Ч' «.«»
3 ь:и>> <
(..V.Mt'tjfi .
сообразность снижения нормы расхода биопрепарата. Результаты могут быть использованы при планировании защитных мероприятий от чешуекрылых вредителей капусты, что позволит уменьшить применение химических пестицидов в агроценозе капустного поля.
Апробация работы. Результаты исследований докладывались на региональной научной конференции молодых ученых аграрных вузов Сибирского федерального округа "Аграрная наука России в новом тысячелетии" (Омск, 2003 г.), на всероссийской научно-практической конференции молодых ученых Северо-западного федерального округа "Молодые ученые в научном обеспечении сельского хозяйства на современном этапе" (С.Петербург- Пушкин, 2003 г.), на научно-практическом семинаре «Биологические препараты - сельскому хозяйству» (Бердск, 2004 г).
Публикации результатов исследований. Основные положения диссертации изложены в 8 работах.
Структура и объем диссертации. Диссертационная работа состоит из введения, 5 глав, заключения, выводов, практических рекомендаций, приложения, списка литературы из 172 наименований, втом числе 42 иностранные работы. Работа изложена на 125 страницах, содержит 26 рисунков и 23 таблицы.
Биологическая регуляция вредителей капусты
На современном этапе в развитии комплекса научных дисциплин, на которых базируется биологический метод регуляции численности вредных организмов, можно выделить два основных направления. Первое связано с разработкой приемов, учитывающих и повышающих активность естественных ресурсов полезных организмов. К этому направлению относится определение уровней эффективности энтомофагов с целью сокращения объемов применения пестицидов, разработка отдельных агротехнических приемов, способствующих активизации полезных организмов, применение токсических веществ с минимальным влиянием на энтомофагов.
Второе направление связано с созданием и применением активных средств биологической борьбы с вредителями, болезнями и сорняками. К ним относятся биологические активные вещества, микробиологические препараты, хищные и паразитические членистоногие, разводимые в промышленных масштабах.
Учет деятельности полезных организмов и разработка приемов повышения их активности приобретают все большее значение. Известно много примеров, свидетельствующих о высокой биологической активности природных популяций различных групп микроорганизмов, особенно энтомопатогенных вирусов, грибов, простейших, а также паразитических и хищных беспозвоночных.
Согласно определению М.С. Соколова (2000), биологическая защита растений - это фундаментально-прикладная область знаний, предметом исследования которой являются биоагенты и биорегуляторы - естественные и/или генетически измененные организмы и их генные продукты. Как правило, агенты биологической защиты включают хищников, паразитов и энтомо-патогенов против вредителей; растительноядных животных и фитопатогенов против сорных растений; антагонистических микроорганизмов, их метаболитов и индукторов устойчивости растений против болезней растений. Биологическая защита - это в первую очередь не искоренение вредных видов, а регуляция их численности (Штерншис, 2003),
Биологическая регуляция фитофагов в природе осуществляется энтомо-фагами (паразитами и хищниками), а также энтомопатогенными микроорганизмами (бактериями, грибами, вирусами). При определенной степени зараженности вредителей численность популяции снижается ниже экономического порога вредоносности. Этот уровень зараженности, при котором не нужны никакие защитные мероприятия, называют критерием эффективности биологического агента (Штерншис, 1988 а, б, 1992; Штерншис и др., 2000). Активный путь подавления численности фитофагов заключается в выпуске энтомоакарифагов или в применении биопрепаратов. В Сибири более эффективны биопрепараты (Штерншис, Кнор, 1995). В природе отмечается заселение вредителей капусты паразитами и хищниками (Gunter, 1992; Бабенко и др., 2001). Так на 50 видах вредителей капусты и других крестоцветных культур насчитывается около 500 видов энтомофагов, которые за вегетационный период могут уничтожить 50-60% основных фитофагов, Рассмотрим основных энтомофагов, встречающихся на капусте. ЯЙца капустной совки заражают Trichogramma evanescens Westw. и другие виды трихограммы. Из паразитов гусениц наибольшее значение имеет эрнестия (сем. Tachinidae) и наездник экзестастес (сем. Ichneumonidae), Встречаются также многоядные виды - мухи Winthemia quadripustulata F., Exorista larvarum L. и Phryxa vulgaris Fall. Природная трихограмма не имеет существенного значения в ограничении численности чешуекрылых вредителей. Так, в первом поколении фитофагов обычно отмечаются единичные заражения яйцекладок, во втором яйца капустной совки бывают заражены на 1,1-4,0%, яйца капустной белянки - на 0,5-7,5%, репной - на 3-4,5% (Колесова, 1995).
Более эффективно искусственное размножение трихограммы, которая обеспечивает значительную эффективность в борьбе с этим вредителем при массовых выпусках (Фадеев, Гринберг, 1985; Рак, Buis, 1986). Самка трихограммы яйцекладом прокалывает яйцо вредителя и откладывает в него свое яйцо. Заселенные наездником яйца хозяина становятся почти черными. В них паразит окукливается. Взрослое крылатое насекомое проделывает отверстие в оболочке яйца и вылетает (Масюк, Черников, 2000). Как правило, необходимо провести 2-3-кратный выпуск яйцееда против каждого поколения (Ряб-чинская, 2000).
Эрнестия - Ernestia consobrina Mg. (сем. Tachinidae, отр. Diptera). Развивается синхронно с капустной совкой. Зимует пупарий в почве. Самки вылетают неполовозрелыми. Копулируют через несколько часов после вылета, однократно. У самок без дополнительного питания яйца не созревают. Эрнестия живородящая. Отложенные на растение личинки прикрепляются к проползающим мимо гусеницам, внедряются в них и, закрепив задний конец тела во входном отверстии, дышат атмосферным воздухом. Личинка третьего возраста образует пупарий вне хозяина в почве. При наличии около капусты нектароносов зараженность гусениц капустной совки эрнестией может достигать 80-90%, на отдаленных от нектароносов полях - не более 30% (Тряпицин и др., 1982). Экзестастес. Род Exetastes Grav. (сем. Ichneumonidae, отр. Hymenoptera). По значимости занимает второе место среди паразитов капустной совки. Зимуют взрослые личинки в коконах в почве. Взрослые наездники вылетают неполовозрелыми. Самки откладывают яйца преимущественно в гусениц третьего возраста. Зараженность гусениц паразитом может достигать 10-20% и выше. Характерно, что при небольших удалениях от нектароносов (до 50 м) гусеницы капустной совки поражаются экзестастесом в два раза сильнее (Апilletal., 1990).
Основные биопрепараты против чешуекрылых насекомых
Оперативное сдерживание вредителей и болезней осуществляется применением биопрепаратов на основе энтомопатогенов, антагонистов или их метаболитов. Наиболее известны отечественные биопрепараты на основе Bacillus thuringiensis (лепидоцид, битоксибациллин, бактокулицид, бак- тицид) против насекомых, а также на основе Bacillus subtilis (бактофит) и Pseudomonas fluorescens (планриз) против болезней растений. Для защиты сельскохозяйственных культур от фитофагов наибольшее распространение получили бактериальные препараты на основе Bt. Это связано с тем, что спектр действия таких препаратов широк, а технология производства не сложна. Бактерии Bt хорошо растут на искусственных питательных средах, поэтому их легко нарабатывать в заводских условиях с использованием фер- ментёров. Широко используются такие препараты как лепидоцид, бикол, ба- цикол, энтобактерин, дендробациллин, битоксибациллин (Гулий, Штерншис, 1980; Спиченко, 1980; Койта, 1988; Попова, 1988; Кандыбин, 1989, 2003; Лапа и др., 1990; Штерншис, 1991, 2001, 2003; Король, 1993; Кандыбин, Смирнов, 1995; Колесова, 1995; Осинцева, 1995). В зависимости от того, продуцирует ли бактерия 5 - эндотоксин Bt или помимо эндотоксина ещё J3 - экзотоксин, различают эндотоксин и экзотоксин - содержащие бактериальные препараты. По этому признаку все бактериальные препараты можно разделить на три группы: 1.
Препараты, содержащие в качестве действующего начала споры и кристаллы бактерий. Это энтобактерин, лепидоцид, дендробациллин, гоме-лин, бактоспеин, дипел; 2. Препараты, содержащие дополнительно к спорам и кристаллам термостабильный экзотоксин. Примером является битоксибациллин; 3. Препараты, содержащие 8-эндотокисн без спор (астур) или только {3-экзотоксин (турингин) (Штерншис и др., 2000). Первый промышленный препарат Bt - спореин был создан во Франции в 1938 году. В конце 50-х годов появились первые отечественные препараты -дендробациллин и энтобактерин. До 1970 года большинство препаратов в мире производили на основе подвида thuringiensis, позднее - на основе kurstaki, открытого в 1962 году. Весомый вклад в разработку биопрепаратов внесли сибирские учёные. Так, иркутский профессор Е.В. Талалаев создал дендробациллин, красноярский профессор А.Б. Гукасян - инсектин, а первая промышленная партия отечественного энтобактерина произведена в 1963 году, в Новосибирской области. В 80-е годы на смену энтобактерину пришел лепидоцид, созданный Э.Р. Зурабовой(1982, 1986). В нашей стране разработан ряд вирусных препаратов: вирин-ЭШИ против непарного шелкопряда, вирин-КС против капустной совки, вирин-АББ против американской белой бабочки, вирин-ОС против озимой совки, вирин-ГЯП против яблонной плодожорки и другие (Божко, 1988; Божко и др., 1989; Гулий и др., 1992). Биопрепараты на основе грибов действуют контактно. Ассортимент эн-томопатогенных грибных препаратов представлен боверином, вертицилли-ном, нематофагином, микоафидином и др. (Попруго и др., 1979; Громовых, 1981; Тюльпанова и др., 1985). Производство биопрепаратов на основе микроспоридий в настоящее время практически не развито. Это объясняется тем, что микроспоридии могут развиваться только в живых организмах (Штерншис и др., 2003). Отметим также препараты на основе метаболитов живых организмов и их аналогов. В последнее время разработан фитоверм на основе метаболитов актиномицета Streptomyces avermitilis и показана возможность его использование против чешуекрылых и других насекомых (Чижов, Березина, 1995; Доброхотов, 1997; Березина и др., 1997). Имеет место применение против фитофагов ингибиторов синтеза хитина насекомых (Сероус, Сапалева, 1993; Осинцева, 1995; Ryan, 1990; Gatehouse et al, 1993; Jouanin, 1998).
Основные вредители капусты в условиях кузнецкой лесостепи
В период исследований проведены наблюдения за видовым составом и численностью фитофагов капусты. Выявлены основные вредители: капустная совка (Mamestra brassicae L.), капустная моль (Plutella xylostella L.)5 капустная белянка (Pieris brassicae L.) и крестоцветные блошки {Phyllotreta sp.). Для них изучена динамика численности по годам. Наблюдения проводились с периодичностью 7-10 дней. Другие вредители капусты (репная белянка, капустная тля, капустные мухи, крестоцветные клопы) встречаются в лесостепной зоне Кузнецкой котловины очень редко и в годы исследований не имели хозяйственного значения. В Кемеровской области капуста белокочанная размещается на орошаемых землях. Оросительная вода оказывает влияние на физические свойства почвы и химико-биологические процессы в ней происходящие, повышая влажность и снижая температуру почвы, в определенной степени влияет на жизнедеятельность насекомых (Гиляров, 1949). Численность вредителей сопоставляли с экономическими порогами вредоносности, рекомендуемыми В.И. Танским (1988). Крестоцветные блошки. Во время проведения исследований в 1999-2003 гг., посадки капусты повреждались тремя видами блошек: Phyllotreta nigripes F. - синяя, P. undulate Kutsch. - волнистая, P.atra F. - черная, с преобладанием последнего вида. Высокая вредоносность крестоцветных блошек отмечалась в 2001 и 2003 гг. В ЗАО "Береговой" численность вредителя достигала в 2001 году 45-50 экземпляров на одно растение при 100% заселении, в 2003 - 50-55 экзУрастение. Ранний сорт Гермес. Особенности распределения крестоцветных блошек на необработанных участках раннего сорта в 2001-2003 гг. представлены нарис. 3.1. Высадку раннего сорта начинают со второй декады мая, и жуки фитофага очень быстро переселяются с сорных растений на рассаду капусты. Как видно из рис. 3.1, на посадках капусты динамика численности крестоцветных блошек носит волнообразный характер, так как поливы снижают вредоносность крестоцветных блошек. Количество жуков на посадках капусты сильно зависит от количества осадков, выпавших в период их вредоносности. В мае 2001 и 2003 гг., когда количество осадков было на 20-25 мм ниже нормы, на раннем сорте наблюдалась высокая численность жуков 1250-1375 экз./25 растений (ЭПВЮ,5 жуков блошек/растение). Количество осадков в июне 2001 г. значительно превышало норму, и поэтому уже в первой половине месяца наблюдался спад численности жуков. К концу третьей декады количество жуков составляло в среднем 50-75 экз./25 растений.
Спад численности также можно связать с тем, что к этому времени растения раннего сорта начинают формировать кочан и количество жуков на них снижается. В 2002 г, количество осадков в мае и, особенно в июне намного превышало норму, и численность жуков на капусте составляла 10-12 экз./ растение при 100% заселении. В мае 2003 г. осадков было на 25 мм ниже среднемноголетней нормы, что способствовало массовому появлению блошек на растениях раннего сорта. Пик численности пришелся на конец мая - начало июня. В это время на двадцати пяти растениях насчитывалось до 1250-1375 экземпляров. В июне с увеличением количества осадков, численность жуков резко снижалась и к концу месяца достигла порога вредоносности (рис. 3.1). Поздний сорт Атриа. Рассаду позднего сорта высаживали в открытый грунт в третьей декаде мая — первой декаде июня. Пик численности наблюдался в середине июня. В то время как на ранней капусте он достигался уже к моменту высадки в грунт рассады позднего сорта. Максимальная численность жуков в 2001 г. достигала 1000-1125 экз./25 растений, это несколько меньше, чем на раннем сорте (рис. 3.2.). В 2002 г. количество осадков в мае - июне намного превышало норму, и в численность жуков была низкой (375-425 экз./25 растений). В 2002 г. количество осадков значительно превышало норму (на 70 мм), что не способствовало заселению блошками посадок капусты.
В 2003 г. численность блошек достигала 75-800 экз./25 растений, что явилось средним показателем для трех лет наблюдений. По данным И.А. Кузнецовой (2003) в Красноярском крае пик численности крестоцветных блошек на раннем сорте в 2000 - 2002 гг. отмечался с 7 по 20 июня, и на одно растение насчитывалось в среднем 14-15 жуков. В то время как в нашем регионе пик приходится в зависимости от погодных условий года на конец мая - начало июня, и по численности значительно превосходит показатели соседнего Красноярского края. Таким образом, наблюдения за численностью жуков крестоцветных блошек показали, что в годы с количеством осадков, превышающим средне-многолетнюю норму, численность фитофага на капусте отмечается наименьшая, и, наоборот, в годы с количеством осадков ниже среднемноголет-ней нормы, численность жуков наибольшая. В условиях лесостепной зоны Кузнецкой котловины на раннем сорте пик численности крестоцветных блошек приходится приходится на конец мая - начало июня, а на позднем сорте дик сдвинут на одну - две декады. Капустная совка. Ранний сорт Гермес, Изучение динамики численности листогрызущих чешуекрылых показало, что наиболее многочисленны на посадках капусты раннего сорта гусеницы капустной совки. Динамика развития фитофага по годам представлена на рисунках 3.3-3.6. В годы исследований пик численности гусениц капустной совки на раннем сорте приходился на середину или конец фазы уплотнения кочана (вторая третья декада июля).
Экономическая эффективность защиты капусты биологическими препаратами
С развитием производства, увеличением вкладываемых средств на первое место выдвигается задача экономии трудовых и материальных затрат. Необходимо добиваться того, чтобы при минимальных трудовых и материальных затратах получить максимальное количество и высокое качество урожая. В этом и состоит сущность эффективности в процессе получения любой продукции. При оценке изучаемой технологии защиты культуры очень важно выявить, как изменяются себестоимость единицы продукции, валовой доход и рентабельность производства. Наряду с биологической эффективностью микробиологических препаратов, применяемых нами против листогрызущих чешуекрылых вредителей капусты, была определена также экономическая эффективность защитных мероприятии, что имеет решающее значение для широкого их применения в производстве. Во внимание принимались все затраты, необходимые для обработки площади в 1 га: были учтены такие важные экономические категории, как урожайность, дополнительная прибавка урожая и ее стоимость, учитывались затраты (руб./га) на применение защитных средств и др. Стоимость дополнительной продукции, подученной в результате применения биологических средств защиты растений, рассчитывали в зависимости от существующих закупочных цен на капусту. Фактический материал, характеризующий экономическую эффективность применения биологических препаратов, представлен в таблице 5.2.
Как видно из таблицы 5.2, основные показатели экономической эффективности примерно одинаковы при использовании принятой системы возделывания капусты и предлагаемых вариантов технологий защиты 2 и 3 с преимущественным использованием биопрепаратов. На раннем сорте уровень рентабельности мероприятий по защите капусты при использовании принятой технологии защиты составляла - 909%, предложенной технологии 2 -896%, технологии 3 - 912%. Валовой доход за вычетом расходов на мероприятие у принятой технологии составлял 385,9 руб./га, что всего на 6% больше, чем у предлагаемой технологии 1, и на 3% у технологии 2. При этом экономическая эффективность предложенной технологии 1 наименьшая среди всех вариантов. На позднем сорте основные показатели экономической эффективности также как и на раннем примерно одинаковы при использовании принятой технологии возделывания капусты и предлагаемых технологий защиты 1 и 2. Уровень рентабельности мероприятий при использовании принятой технологии защиты составляла - 939%, предложенной технологии 1 — 910%, технологии 2 - 911%. Валовой доход за вычетом расходов на мероприятие у принятой технологии 507,0 руб./га, что на 4% больше, чем у предлагаемой технологии 1, и на 3% у технологии 2. Хотя рентабельность защитных мероприятий у варианта технологии 2 не выше по сравнению с контрольным, очевиден выигрыш в экологическом отношении. При обработке лепидоцидом, ск затраты на раннем сорте окупаются в 62 раза, на позднем - в 59 раз.
Использование против чешуекрылых вредителей капусты белокочанной лепидоцида, ск в норме расхода 1 л/га поддерживает рентабельность на хозяйственно-допустимом уровне и снижает пестицидную нагрузку на растения, что особенно важно в промышленном Кузбассе. L Основными фитофагами капусты белокочанной, выращиваемой в условиях лесостепной зоны Кузнецкой котловины, являются крестоцветные блошки {Phyllotreta sp), капустная совка (Mamestra brassicae L.), капустная моль (Plutella xylostella L.) и капустная белянка (Pieris brassicae L.). Отсутствие таких видов как капустная тля (Brevicoryne brassicae L.) и капустные мухи (Delia brassicae Bouch. D.floralis Fall.) служит предпосылкой повышения роли биопрепаратов для защиты капусты. 2. На сортах капусты разного срока созревания видовой состав насекомых-фитофагов одинаков. В количественном отношении имеются различия для крестоцветных блошек, капустной совки и капустной белянки. На раннем сорте наблюдается более интенсивное заселение крестоцветными блошками и капустной совкой, на позднем сорте - капустной белянкой. Численность капустной моли, как правило, не превышает ЭПВ на обоих сортах. 3. Оценка фитоверма в лабораторных опытах против крестоцветных блошек показала достаточно высокую биологическую эффективность препарата в концентрации 0,7% (90%), что свидетельствует о его перспективности для подавления этого фитофага. Смесь лепидоцида и фитоверма в лабораторных условиях против гусениц листогрызущих вредителей не проявила синергиче-ского эффекта. Полевые испытания подтвердили нецелесообразность ее использования.
