Содержание к диссертации
Введение
Глава 1. Фитосанитарная устойчивость агроэкосистем и пути ее достижения 9
Глава 2. Природно-климатические условия региона и методика исследовании
2.1 Характеристика Каменной Степи 29
2.2 Материалы и методика исследований 35
Глава 3. Биоценотическая характеристика агроэкосистем каменной степи
3.1 Состав и структура биоценотических комплексов
3.1.1 Культурные растения 55
3.1.2 Сорная растительность 60
3.1.3 Членистоногие 71
3.1.4 Болезни растений 89
3.1.5 Мышевидные грызуны
3.2 Формирование биоценокомплексов по фазам развития культурных растений и по годам 102
3.3 Биоценотические связи 121
3.4 Пространственно-временное размещение биоты 128
Заключение 138
Глава 4. Элементы системы земледелия как антропогенный фактор фитосанитарной устойчивости агроэкосистем каменной степи
4.1 Севооборот 141
4.2 Устойчивые сорта 150
4.3 Обработка почвы 156
4.4 Сроки, способы и нормы высева культур 159
4.5 Обеспеченность элементами питания 167
Заключение 170
Глава 5. Биоценотические факторы фитосанитарной устойчивости агроэкосистем каменной степи
5.1 Биоценотические факторы, ограничивающие распространение и развитие сорных растений 173
5.2 Биоценотические факторы снижения численности вредных насекомых 187
Заключение 202
Глава 6. Оценка комплексной вредоносности вредных организмов как основной показатель фитосанитарной устойчивости агроэкосистем каменной степи
6.1 Комплексная вредоносность вредителей, болезней и сорняков 205
6.2 Вредоносность сорных растений 228
6.3 Вредоносность вредных насекомых 235
6.4 Вредоносность болезней культурных растений 246
6.5 Вредоносность мышевидных грызунов 248
6.6 Комплексная вредоносность вредных видов в разных условиях произрастания культурных растений 249
Заключение 256
Глава 7. Фитосанитарная устойчивость агроэкосистем каменной степи и биоценотические принципы проведения защитных мероприятий
7.1 Концепция фитосанитарной устойчивости агроэкосистем Каменной Степи 259
7.2 Биоценотические принципы проведения защитных мероприятий 263
Заключение 278
Выводы 280
Рекомендации производству 284
Список использованной литературы
- Материалы и методика исследований
- Мышевидные грызуны
- Сроки, способы и нормы высева культур
- Вредоносность болезней культурных растений
Введение к работе
Актуальность темы. Современные направления в защите растений обоснованы представлениями о том, что на территории полевого севооборота функционирует единая целостная агроэкосистема (Зубков, 1982, 1992), которая неразрывно связана с системами лесополос и другими естественными угодьями (Бодренков, 1970; Затямина, Черненко, 1981; Лахидов, 1997; Белицкая, 2004; Бусарова, 2006; Котлярова, 2011). Из этого следует, что защита растений должна быть организована на экосистемном уровне, как минимум на севооборотном (Добровольский, 1981; Зубков, 1995б, 1996; Соколов, Филипчук, 1997, 1998; Новожилов, 2003), оптимально – на агроландшафтном (Новожилов, 1996, 1997; Павлюшин, Воронин, 2004, 2007). В будущем это позволит подойти к практическому конструированию устойчивых адаптивных агроэкосистем в агроландшафтах с благополучной фитосанитарной и экологической обстановкой (Жученко, 1995; Новожилов и др., 1995; Павлюшин, 2009).
Осуществить это можно только на дальнейшем познании агроэкосистем, в которых элементы естественных биоценозов продолжают функционировать в условиях жестких антропогенных на них воздействий (Жученко, 1994, 2008а; Зубков, 2007; Танский, 2010). Отсюда следует, что управление популяциями вредных видов обязательно должно быть согласовано с естественными процессами, протекающими в агроэкосистемах (Сугоняев, 1998).
Для достижения этой цели по-прежнему недостаточно знаний как о взаимосвязях основных элементов агроценозов и совместном влиянии вредных организмов на урожай, так и об экосистемном устройстве используемой в сельскохозяйственном производстве территории. Целостная картина устройства и функционирования агробиогеоценоза и более крупных агроэкосистем ранга полевой фации агроландшафта все еще не раскрыта, поскольку исследования ведутся на уровне отдельных популяций вредных видов или отдельных культур. Всё это говорит о том, что необходимы исследования на новом качественном уровне, проводимые в течение длительного времени на крупном выделе агроландшафта с синхронными по всему пространству биоценологическими наблюдениями и учетами комплексов видов членистоногих, фитопатогенов и сорных растений на всех полях возделываемых культур.
Наиболее эффективный путь проведения агробиоценологических и агроэкосистемных исследований – это организация агроэкологических стационаров на полях региональных НИИСХ. Высокий положительный результат исследований достигнут на стационаре, организованном ВИЗР и Воронежским НИИСХ им. В.В.Докучаева на полях последнего в Каменной Степи.
Цель исследований заключается в научном обосновании фитосанитарной оптимизации агроэкосистем с минимальным применением средств защиты растений в условиях длительного рационального землепользования, на основе данных, полученных при многолетнем изучении биоценотических основ фитосанитарной устойчивости агроэкосистем Каменной Степи Воронежской области (юго-восток ЦЧЗ).
Решались следующие задачи:
– осуществить биоценологическое описание ценозов отдельных полей, севооборотных агроэкосистем и крупного полевого выдела агроландшафта (стационар "Каменная Степь"), включающее сведения о составе и структуре биоценокомплексов, особенностях их формирования по фазам развития культурных растений и по годам, биоценотических связях и пространственно-временном размещении биоты;
– оценить влияние элементов системы земледелия как антропогенного фактора в обеспечении фитосанитарной устойчивости агроэкосистем Каменной Степи;
– определить влияние биоценотических факторов в поддержании фитосанитарной устойчивости агроэкосистем Каменной Степи;
– провести оценку комплексной вредоносности вредных организмов как основного показателя фитосанитарной устойчивости агроэкосистем Каменной Степи;
– разработать концепцию фитосанитарной устойчивости агроэкосистем и биоценотические подходы в защите полевых культур от вредных организмов для Каменной Степи и юго-востока ЦЧЗ.
Научная новизна.
– разработана концепция фитосанитарной устойчивости агроэкосистем Каменной Степи, основанная на многолетнем рациональном землепользовании, условия которого обеспечивают устойчивое положительное влияние антропогенных и биоценотических факторов, позволяющее минимизировать применение средств защиты растений при возделывании культур;
– впервые проведено единовременное биоценологическое описание ценозов отдельных полей, многопольной севооборотной агроэкосистемы и крупного полевого выдела агроландшафта Каменной Степи;
– впервые показано совокупное влияние отклонений в технологии возделывания культур и полей, временно выведенных из с.-х. оборота, на фитосанитарное состояние и урожайность культур в севооборотной агроэкосистеме;
– впервые с использованием новых алгоритмов расчетов и многомерной статистики выявлены и оценены биоценотические связи между основными вредными видами и биоценотические факторы, ограничивающие распространение и развитие вредных видов в агроценозах;
– проведена оценка комплексной вредоносности вредных организмов на 11 профильных для юго-востока ЦЧЗ культурах, включающая определение коэффициентов вредоспособности основных вредных видов и потерь урожая от каждого вида и в целом от всего комплекса;
– уточнена вредоносность вредных видов в зависимости от сроков сева культур, влагообеспеченности вегетационного периода, состояния посева, обеспеченности почв элементами питания, уровня обилия вредных объектов для условий юго-востока ЦЧЗ.
Теоретическая и практическая значимость работы.
– созданы база данных по многолетнему состоянию биоты агроэкосистем Каменной Степи и база данных для оценки комплексной вредоносности и биоценотических связей на 11 возделываемых в регионе культурах;
– оценка комплексной вредоносности вредных организмов, произведенная нами, позволила уточнить экономически значимые виды, по отношению к которым следует проводить мониторинговые и защитные мероприятия;
– коэффициенты вредоспособности вредных объектов, полученные по итогам оценки комплексной вредоносности, предложены к использованию при принятии оперативного решения по проведению защитных мероприятий, основанного на прогнозе потерь урожая;
– использование коэффициентов коррекции вредоспособности вредных видов позволяет конкретизировать применение средств защиты растений в
зависимости от ситуации, складывающейся на каждом поле;
– материалы биоценологической диагностики посевов сельскохозяйственных культур в условиях Каменной Степи использованы при разработке технологий защиты основных для зоны исследований культур от комплекса вредных объектов и получили положительную оценку от сельхозпроизводителей Воронежской области.
Основные положения, выносимые на защиту:
1. Концепция фитосанитарной устойчивости агроэкосистем Каменной Степи, возникшей в результате многолетнего рационального землепользования, условия которого обеспечивают устойчивое положительное влияние антропогенных и биоценотических факторов, позволяющее минимизировать применение средств защиты растений при возделывании культур.
2. Выявленные при изучении биоценозов агроландшафта Каменной Степи большое видовое богатство и разнообразие биоты, устойчивый состав и выравненная структура биоценокомплексов вносят значительный вклад в поддержание фитосанитарной устойчивости агроэкосистем и обеспечивают относительно невысокие потери урожая от комплекса вредных организмов.
3. Усовершенствованная методика оценки комплексной вредоносности позволяет определять вред, причиняемый культурным растениям каждым из вредных видов и всем вредоносным комплексом агробиоценоза. Получаемые коэффициенты вредоспособности вредных видов и данные текущего фитосанитарного мониторинга позволяют прогнозировать возможные потери урожая при принятии решений о целесообразности проведения защитных мероприятий.
Личный вклад автора. Диссертационная работа выполнена непосредственно автором в результате проведения многолетних биоценологических исследований на агроэкологическом стационаре "Каменная Степь", организованном на полях Воронежского НИИСХ им. В.В.Докучаева совместно с ВИЗР, на основании договора о творческом сотрудничестве. Автор участвовал в разработке программы исследований и их методического сопровождения, им выполнен основной объем экспериментальной работы, проведен анализ полученных данных и сделано обобщение результатов.
Автор выражает искреннюю благодарность за образование межинститутского стационара – дирекции Воронежского НИИСХ им. В.В.Докучаева (В.Т.Рымарю) и ВИЗР (В.А.Павлюшину), за содействие в проведении исследований – руководителям лабораторий и отделов Воронежского НИИСХ им. В.В.Докучаева (А.Б.Лаптиеву, С.В.Мухиной, Б.А.Дорохову, В.Н.Горбунову, С.В.Мамедову, В.И.Сальникову), за помощь в сборе материала – сотрудникам лаборатории агробиоценологии ВИЗР (В.Н.Жукову, С.В.Голубеву), в определении видов насекомых – специалистам-систематикам ВИЗР (А.Г.Ковалю, Г.Э.Давидьяну, Е.М.Давидьян, В.В.Нейморовицу, И.Я.Гричанову, И.В.Шамшеву), ЗИНа (А.И.Халаиму, В.И.Тобиасу, В.А.Рихтер, Э.П.Нарчук, О.Г.Овчинниковой, В.М.Гнездилову, О.Н.Кабакову, Б.А.Коротяеву, К.С.Надеину, В.Н.Прасолову, Г.Ю.Любарскому, Б.М.Катаеву), ВГУ (А.И.Лахидову), СПбГУ (Ф.В.Константинову), за научное сопровождение, координацию и постоянное участие в работе –
научному консультанту А.Ф.Зубкову.
Апробация работы. Основные результаты исследований доложены на научно-практических конференциях "Проблемы сельскохозяйственного производства на современном этапе и пути их решения" (Белгород, 2003), "Биологическая защита растений – основа стабилизации агроэкосистем" (Краснодар, 2004, 2006, 2010), "Состояние и перспективы развития земледелия, агролесомелиорации и экономики землепользования в АПК ЦЧЗ" (Докучаев, 2004), "Химический метод защиты растений: состояние и перспективы повышения экологической безопасности" (СПб., 2004), "Экология бассейна Дон" (Воронеж, 2005), "Агротехнический метод защиты растений от вредных организмов" (Краснодар, 2005, 2007, 2011), "Проблемы интенсификации и экологизации земледелия России" (Рассвет, 2006), "Проблемы и пути реализации потенциала производства зерна в Центральном Черноземье" (Каменная Степь, 2007), "Проблемы региональной экологии в условиях устойчивого развития" (Киров, 2008), "Проблемы защиты растений в условиях современного сельскохозяйственного производства" (СПб., 2009), "Видовые популяции и сообщества в антропогенно трансформированных ландшафтах: состояние и методы его диагностики" (Белгород, 2010), "Удобрения, мелиоранты и средства защиты растений в современном земледелии" (Персиановский, 2010), "Биодиверситиология: современные проблемы сохранения и изучения биологического разнообразия" (Чебоксары, 2010), "Экологические проблемы природных и антропогенных территорий" (Чебоксары, 2011), "Фундаментальные проблемы энтомологии в веке" (СПб., 2011), "Сорные растения в изменяющемся мире: актуальные вопросы изучения разнообразия, происхождения, эволюции" (СПб., 2011) и совещаниях "Современные системы защиты растений от болезней и перспективы использования достижений биотехнологии и генной инженерии" (Голицыно, 2003), "Сорта полевых культур в системе агроландшафтного земледелия (селекция, семеноводство, технологии их возделывания)" (Каменная Степь, 2006), "Структурно-функциональные изменения в популяциях и сообществах на территориях с разным уровнем антропогенной нагрузки" (Белгород, 2012), "Современные проблемы иммунитета растений к вредным организмам" (СПб., 2012), "Тобольск научный – 2012" (Тобольск, 2012), на ХII, ХIII и XIV съездах Русского Энтомологического Общества (СПб., 2002, 2012; Краснодар, 2007), II Всероссийском съезде по защите растений "Фитосанитарное оздоровление экосистем" (СПб., 2005), II Симпозиуме стран СНГ по перепончатокрылым насекомым (СПб., 2010), III съезде микологов (М., 2012), а также на заседаниях Ученого совета и методических комиссиях ВИЗР.
Публикации. По материалам диссертации опубликовано 100 научных работ, в том числе в рецензируемых журналах ВАК РФ – 32, в других журналах и сборниках – 56, монографий – 7, рекомендаций – 5.
Структура и объем диссертации. Диссертация изложена на 376 страницах машинописного текста и состоит из введения, обзора литературы, 6 глав экспериментальной части, выводов, практических рекомендаций, списка литературы и приложения. Список использованной литературы включает 709 источников. В текст включено 92 таблицы и 60 рисунков.
Материалы и методика исследований
Фитосанитарная устойчивость агроэкосистемы - это свойство агроэкосисте-мы, обусловленное деятельностью антропогенных и биоценотических факторов, ограничивающих широкое распространение вредных видов и наносимый ими вред культурным растениям.
На наличие природных ограничивающих факторов размножения вредных организмов на возделываемых полях указывали многие исследователи (Рубцов, 1948; Викторов, 1967; Новожилов и др., 1993; Митрофанов и др., 1995; Чернышев, 2000; Жученко, 2004; Зубков, 2007; Танский, 2010).
Для поддержания оптимальной плотности популяции вредного вида на поле основная роль отводится использованию механизмов обратной отрицательной связи, за счет чего поддерживается устойчивое динамическое равновесие в агроэкосистеме. Одним из первых на важную роль обратной отрицательной связи в регуляции численности вредных видов, а именно клопа вредной черепашки, указал Г.А.Викторов (1967). В отношении вредных насекомых установлено, что регуляция осуществляется через системы трех иерархических уровней и выражается в изменении биохимического состава поврежденных растений (уровень особи), в изменении доступности кормовых ресурсов (уровень популяции) и в ухудшении условий питания в результате вынужденного перехода на менее благоприятные кормовые растения (биоценотический уровень) (Танский, 1975). Кроме механизмов регуляции степени воздействия фитофагов, устойчивость агробиогеоценозов поддерживается способностью растений компенсировать повреждения. Реакция компенсации проявляется на всех трех указанных уровнях (Танский, 1983). При этом эффективность регуляции и компенсации в агробиоценозах близки к эффективности в природных биоценозах, особенно если хозяйство ведется на оптимальном природном и антропогенном уровне, исключающем постоянные сильные воздействия со стороны человека (Танский, 2010). Однако в литературе расходятся точки зрения в понимании устойчивости агроценозов. По мнению одних ученых, они обладают пониженной способностью к саморегуляции идущих в них биоценотических процессов (Бей-Биенко, 1957; Гиляров, 1963, 1968, 1980; Григорьева, 1965; Танский, 1969; Тишлер, 1971; Завадский, Колчинский, 1977; Воронин, Шапиро, 1985; Заславский, Сугоняев, 1967; Сытник и др., 1987; Захаренко и др., 1993; Соколов и др., 1994), по мнению других - они не способны к саморегуляции и устойчивому равновесному состоянию (Schwerdtfeger, 1956; Медведев, 1959, 1962; Поляков, 1963, 1972; Арноль-ди, Арнольди, 1962, 1963; Миркин, Ханов, 1970; Дылис, 1974; Быков, 1970; За-тямина, Черненко, 1981; Шапиро, 1985; Чернышев, 1994; Хамраев, 1996).
Под агробиоценозами принято понимать исторически сложившееся сообщество живых организмов, взаимодействующих друг с другом и средой обитания, образовавшееся на землях сельскохозяйственного назначения с более или менее однородными условиями существования. Поэтому на поле, занятом определенной культурой, слагается свой агробиоценоз (Бей-Биенко, 1966; Тишлер, 1971).
В литературе агробиоценозы также принято называть культурными (Бей-Биенко, 1939; Сукачев, 1964; Скугравы, 1968; Лавренко, 1971), вторичными (Бей-Биенко, 1961, 1966; Гиляров, 1963; Григорьева, 1969, 1970), антропогенными (Медведев, 1962) или искусственными (Поляков, 1963, 1972; Бодренков, 1967; Шапиро, 1985) биоценозами. Последний термин следует признать самым неудачным, поскольку естественные и антропогенно-модифицированные ценозы представляют собой не случайные, а закономерные группировки живых организмов, развивающиеся по одним и тем же законам природы (Гиляров, 1968). При этом хозяйственная деятельность человека для комплекса организмов в агробиоцено-зах является лишь дополнительным мощным фактором естественного отбора (Гиляров, 1960, 1963, 1984; Сукачев, 1974). Н.Ф.Реймерс (1990) считал, что определение агроценоза как искусственного образования верно лишь отчасти, поскольку растительный агроценоз формируется на природной среде других экологических компонентов. При этом даже звено продуцентов в агроценозах не полностью заменено культурными растениями, совместно с которыми на полях произрастают многие виды сорных растений, и происходит это помимо воли человека. Агроэкосистема трактуется как экологическая система, объединяющая участок территории, занятый хозяйством, производящим сельскохозяйственную продукцию (Дедю, 1989). В нашем понимании этому термину удовлетворяет севооборотная площадь, на которой сбалансировано получение сельскохозяйственной продукции и где наряду с круговоротом веществ (вынос минеральных элементов компенсируется внесением удобрений) циркулирует связующий круговорот биотических компонентов.
Единая целостная агроэкосистема, обладающая свойствами фитосанитарной устойчивости и саморегуляции ряда происходящих в ней процессов, функционирует на территории полевого севооборота (Зубков, 1982, 1992). Севооборотная агроэкосистема неразрывно связана с системами лесополос (Лахидов, 1997; Бе-лицкая, 2004; Бусарова, 2006; Котлярова, 2011) и другими естественными биоценозами, что выражается в общности видового состава животных и растений (Бодренков, 1970; Затямина, Черненко, 1981; Барадишириева, 2002). Таким образом, взаимовлияние экосистем и агроэкосистем обеспечивает биоценологиче-скую целостность природного и сельскохозяйственного ландшафта (Новожилов и др., 1993). При этом природные популяции энтомофагов своей деятельностью способны оптимизировать биоценотический потенциал агроэкосистем, то есть поддерживать относительное биоценотическое равновесие на уровне, удовлетворяющем фитосанитарным требованиям (Воронин, 1997). Есть мнение, что это возможно только при исключении из систем защиты растений химических средств (Чернышев, 2000), поскольку отмена химобработок даже на одной культуре влечет за собой активизацию жизнедеятельности и накопление природных энтомофагов во всей севооборотной экосистеме (Коваленков и др., 2004).
Антропогенная деятельность должна быть направлена на обеспечение длительной биоценотической и фитосанитарной устойчивости агроэкосистем, повышение их саморегулирующих и средостабилизирующих функций в рамках агроландшафта (Белицкая, 2004).
Мышевидные грызуны
Положение с сорной растительностью значительно осложняется в условиях плохой перезимовки озимых, что приводит к редкому по густоте стеблестою. Такие посевы сильно засоряются ранними яровыми сорняками, занимающими все свободное от культуры пространство и достигающими тем самым высокого обилия. В посеве озимой пшеницы 2006 г., когда в начале выхода растений в трубку насчитывалось всего 430 стеблей/м (при среднем значении за 8 лет -905 стеблей/м ) численность сорных растений составила 1661 экз./м и из них на яровые ранние приходилось 72.1%.
Засоренность посевов ранних яровых культур определяется погодными условиями весеннего периода. Чем раньше воздух прогреется до 15-17С, тем выше будет засоренность посева поздними яровыми сорняками и тем лучше для них условия для дальнейшего произрастания. К таким же последствиям приводит сдвиг сроков сева на более поздние, перенесенные на май месяц. Наши наблюдения показали, что при севе в III декаде мая (2005 и 2006 годы) на фоне общего угнетения посевов увеличение засоренности составило 1.5 раза для ячменя и 1.8 раза для гороха, достигнув при этом величины в 1021 и 839 экз./м . Происходило это за счет повышения численности всех групп сорных растений, за исключением зимующих. Обратного эффекта - снижения засоренности - удается добиться более ранними посевами.
Видовое обилие и уровень засоренности поздних яровых культур напрямую зависит от суммы осадков за период со второй декады мая - по вторую декаду июня. Дефицит влаги в этот период значительно ограничивает видовой состав и численность присутствующих в посеве сорняков. Наибольшую чувствительность проявляют двудольные виды, в особенности зимующие. Такая ситуация наблюдалась в 2007 году, когда осадки не выпадали в течение всего этого периода. В итоге видовое обилие и численность сорных растений по сравнению с предыдущими годами сократилась в 1.9 и 5.1 раза на просе, в 2 и 7 раз на гречихе, в 1.8 и 7 раз на сое, составив 3-4 вида/м и 7-10 экз./м . При этом на малолетние двудольные в общей численности сорняков пришлось всего 2.2 и 3.2% в посевах гречихи и сои, а на просе они отсутствовали. Многолетние виды слабо реагировали на длительный дефицит осадков и сохранили свою обычную численность.
Сопоставление данных по засоренности агроценозов 2001-2004 и 2005-2008 годов выдает тенденцию увеличения числа видов и численности сорных растений на полях в Каменной Степи. В качестве причин можно назвать следующие: не в полном объеме проведение мероприятий по уходу за паром и пропашными культурами, появление полей, временно выведенных из сельскохозяйственного оборота, замена зяблевой вспашки весенним дискованием. В посевах озимых и в меньшей степени яровых культур появились такие виды, как липучка оттопыренная, мелколепестник канадский, просвирник приземистый, люцерна хмелевидная, кипрей четырехгранный, марь многосемянная, горец птичий. На протяжении 2001-2003 гг. они нами не выявлялись или встречалась в единичных экземплярах.
Засоренность посевов всех культур увеличилась как за счет многолетних, так и однолетних видов. Для посевов озимой пшеницы повышение численности многолетних сорняков составило 2.4 раза, однолетних -11.7 раза, озимой тритикале - 3.8 и 4.2 раза, яровой пшеницы - 2.6 и 3.9 раза, ячменя - 1.7 и 1.1 раза, гороха - 1.3 и 2 раза, кукурузы - 4.2 и 2.9 раза, проса - 3.9 и 1.6 раза, гречихи -3.7 и 1.5 раза. Из однолетников увеличили свое присутствие в посевах и злаковые и двудольные, первые в основном на яровых, вторые - на озимых культурах. Общее увеличение засоренности полей Центрального Черноземья и Каменной Степи уже было отмечено рядом исследователей (Гулидов, 1999; Дво-рянкин, Дворянкин, 2004; Лаптиев, 2008).
Число видов и количество сорных растений в посевах озимых зерновых культур имеет свойство возрастать в первой половине вегетации за счет прорастания ранних и поздних яровых видов, и затем снижаться по мере окончания развития зимующих и яровых ранних видов (рисунок 17). На момент проведения уборки озимых зерновых количество видов и растений сорняков на поле примерно такое же, как в фазу выхода в трубку. Разница в том, что весной основные встречаемые виды сорных растений - это яровые ранние (38% по видам и 49%» по численности) и зимующие (32 и 30%), а при уборке - яровые ранние (32 и 36%) и поздние (20 и 39%), в меньшей степени зимующие (15 и 8%).
Посевы яровых зерновых культур оказываются наименее засоренными в фазу всходов. По сравнению с фазой кущения на этот период их доля составляет 50%. К фазе кущения число видов сорняков возрастает в 1.9 раза, в том числе за счет зимующих в 1.6 раза, яровых ранних - 2 раза, яровых поздних - 1.9 раза. За межфазный период всходы - кущение продолжающееся прорастание семян сорняков обеспечивает двукратное повышение их плотности, в том числе в 3.7 раза яровых ранних и в 3 раза яровых поздних видов. Именно в кущение яровых зерновых сорная растительность представлена в максимальной своей видовой и численной полноте. К фазе налива зерна число видов снижается с 8 до 7 видов/м , численность - с 660 до 620 экз./м , к фазе полной спелости - до 6 ви 9 9 дов/м и 539 экз./м . На момент проведения уборки яровых зерновых культур видовое обилие сорняков в основном представлено яровыми поздними (35%) и ранними (27%) видами, численный состав - яровыми поздними и факультативными (в сумме 80%).
Сроки, способы и нормы высева культур
Основным фактором, ограничивающим распространение и развитие сорных растений в агроценозах, является их конкуренция с культурными растениями за элементы питания, свет, влагу и другие необходимые для жизнедеятельности ресурсы. На важное значение этого биоценотического фактора обращали внимание многие исследователи (Казанцева, Добрецова, 1967; Сафиуллин, 1969; Воробьев, 1971; Кондратенко и др., 1981; Туликов, 1985; Воробьев и др., 1988; Давыдов, 1992; Турсумбекова, 2008).
Взаимодействие между культурными и сорными растениями в агроценозах следует рассматривать с двух позиций - влияния на густоту и на накопление фитомассы за период вегетации. При этом воздействие культуры, проявляющееся по отношению к сорнякам, будет отражать ее конкурентоспособность, а влияние сорных растений на культуру характеризует их вредоспособность. Соответствующим образом обозначены коэффициенты - конкурентоспособности (Ко/о) и вредоспособности (Во/о).
Влияние культурных растений на сорняки принято обозначать конкурентоспособностью. При этом одни авторы предпочитали считать конкретным выражением конкуренции между культурными и сорными растениями величину сформированной сорняками биомассы (Алабушев, Збраилов, 1980), а другие -конкурентную способность определяли соотношением сухой надземной вегетативной массы культурного и сорного компонентов агрофитоценоза (Туликов, Хайдаров, 1976; Слесарева, 2010).
Интегративным показателем, характеризующим конкурентоспособность культурных растений, служит коэффициент Ко/о, демонстрирующий влияние стеблестоя культуры в начальный период вегетации на конечную фитомассу всех сорняков в конце вегетации в % от потенциального ее значения.
Наши расчеты показали, что самой высокой конкурентной способностью обладают растения кукурузы, гороха и сои. Каждое растение этих культур за период совместного произрастания с сорняками снижает фитомассу последних соответственно на 0.346, 0.308 и 0.272%. Средняя по силе конкурентная способность характерна для проса, яровых и озимых зерновых, у которых коэффициент конкурентоспособности находится в пределах 0.092-0.033% (таблица 50). Под влиянием посева снижение фитомассы сорных растений составляет 22.1-40.7%.
Намного слабее проявляется ответная реакция со стороны сорных растений по отношению к формируемой фитомассе культуры в посеве. Под действием се 175 гетальной растительности масса культурных растений снижается на 2.1-11.2%. Согласно коэффициентам вредоспособности в подавлении роста и развития культурных растений преуспевает сорная растительность в агроценозах проса и яровой пшеницы. В этих ценозах коэффициент вредоспособности самый высокий (0.029 и 0.027%), в посевах остальных культур варьирует в пределах 0.005-0.011%). Для озимых пшеницы и ржи вовсе не просматривалось отрицательного влияния сорняков на накопление фитомассы культурными растениями, что позволяет предполагать их слабую вредоносность на этих культурах.
В начальный период функционирования агроценозов, приходящийся на первые фазы фенологии, взаимодействие между культурными и сорными растениями слабо выражено. При слабой засоренности посевов не просматривается отрицательного влияния между сорняками и культурой, а при сильной засоренности уже в этот период культурные и сорные растения начинают активно конкурировать между собой. Для яровых зерновых это межфазный период всходы -кущение. При этом влияние сорняков на густоту стеблестоя культур оказывается довольно сильным, препятствующим образованию дополнительных побегов при кущении. В агроценозе яровой тритикале густота стеблей культуры к фазе кущения снизилась на 5.2%) при проективном покрытии сорняками, равном 27.6%. Такое же последствие высокой засоренности можно отметить для проса -снижение густоты стеблестоя культуры к фазе кущения составило 5.8% .
Самый напряженный период во взаимоотношениях между культурными и сорными растениями в агроценозах зерновых культур приходится на временной интервал, начиная с фазы кущения и заканчивая наливом зерна. Именно в этот период максимальна в своем проявлении конкурентная способность культурных растений по отношению к сорнякам, отрицательно отражающаяся на густоте последних. В посевах озимых зерновых наблюдается снижение плотности сорных растений на 10.9 (пшеница), 22 (тритикале), 36.7% (рожь). Коэффициенты конкурентоспособности, показывающие на какую величину снижается за-соренность от 1 стебля озимых культур на м , равны соответственно -0.044, -0.031 и -0.012%о. Схожий, но более слабый эффект можно наблюдать в посевах яровых зерновых культур. В агроценозах твердой яровой пшеницы, яровой тритикале и пивоваренного ячменя снижение засоренности к фазе налива зерна под действием культурных растений составило 14.6, 12.1, 11.7%, а коэффициенты конкурентоспособности имели значение, равное -0.025, -0.025 и -0.020%) соответственно. Более слабая угнетающая способность свойственна мягкой яровой пшенице, у которой коэффициент конкурентоспособности -0.012%, а уменьшение численности сорняков - 7.7%.
Обратное влияние сорняков на густоту стеблестоя культурных растений за тот же период времени отмечалось в посевах озимой ржи, яровой пшеницы и ячменя. При этом 1 сорняк/м снижал густоту на 0.020, 0.035, 0.015%, общее уменьшение количества стеблей на единицу площади составило 2.8, 3.9, 93%.
В период созревания конкуренция между культурными и сорными растениями затухает. Однако, как показывают расчеты, уменьшение численности сорняков по-прежнему происходит в ценозе яровой пшеницы (8% ) и ячменя (8%)), но оно уже не такое сильное по своему действию. Сорные растения, большинство из которых также заканчивают вегетацию, ослабляют свое давление на культурные растения и влияния на густоту стеблестоя культуры не просматривается.
На взаимоотношения культурных и сорных растений в агроценозах оказывают влияние сроки сева. Из опубликованных работ (Садохина, Власенко, 2007; Власенко, Садохина, 2008; Киселева и др., 2010) известно, что ранние сроки сева яровых зерновых культур дают преимущество в конкурентной борьбе культурным растениям над сорными. Обратный эффект наблюдался нами на посевах позднего срока высева ранних яровых культур (Шпанев, Голубев, 2009).
Проведенные нами исследования показали, что месячная задержка с посевом ранних яровых культур сказывается на взаимодействии сорных и культурных растений не в пользу последних. Она приводит к одновременному появлению всходов культурных и большинства видов сорных растений, включая наиболее массовые поздние яровые виды. В итоге ослабляется влияние культурных растений на сорняки и, наоборот, усиливается воздействие сегеталов на культуру. Коэффициент конкурентоспособности (Ко/о) ячменя составил -0.043%), гороха -0.195%, что в 2 и 1.6 раза меньше по сравнению с тем, который был получен (-0.084 и -0.308%о) при оптимальном сроке посева. Отсюда наблюдалось более слабое угнетение сорняков и меньшая величина снижения их фитомассы, накоп 177 ленной за весь период вегетации, - на 16.1 и 22.3% против 49.3 и 34.5% при оптимальном сроке сева. В свою очередь вредоспособность сорньк растений на горохе повысилась до -0.028%) от 1 экз./м или до 23% от всех сорняков вместе взятых.
Вредоносность болезней культурных растений
Из литературы известно, какое сильное влияние на фитосанитарную обстановку способны оказывать сроки, способы и нормы высева культур (Махова, 1980; Жиленко, Бокий, 1984; Самерсов, Скурьят, 1985; Конопля, Остапенко, 1993; Власенко, Садохина, 2009). Такие сведения имеются и для юго-востока ЦЧЗ, но в большинстве своем они являются фрагментарными, поскольку приводятся в отношении отдельных вредных объектов (Чмырь, 1970; Павлов, Ла-хидов, 1971; Шуровенков, Алехин, 1995; Алехин, 1996; Алехин, Иванова, 2010).
В Каменной Степи при возделывании культур ориентируются на рекомендации, разработанные сотрудниками Воронежского НИИСХ им. В.В.Докучаева (Велибекова и др., 2000; Котлярова и др., 2000, 2001; Черенков и др., 2001; Ры-марь и др., 2002). В период 2001-2003 годов нами отслежены изменения в фитосанитарной обстановке на посевах проса в опыте, где для этой культуры изучались сроки, способы сева и нормы высева. В 2004 и 2005 годах сроки сева ранних яровых культур смещались на более поздние, а в 2008 году - на более ранние. В отдельные годы осуществлялся поздний сев озимых зерновых куль 160 тур. Это позволило нам оценить комплексное влияние данных элементов агротехники на фитосанитарную ситуацию и устойчивость агроэкосистем.
По нашим наблюдениям, большое влияние на фитосанитарную обстановку в посевах культур оказывают сроки сева (Шпанев, 20116). Оно может быть настолько сильным, что приводит к значительному росту потерь урожая от вредных видов и модификациям в системах защиты растений.
Положительные изменения в фитосанитарной обстановке посевов озимых зерновых культур происходят при более поздних сроках сева, смещенных на вторую декаду сентября. Это приводит к значительному снижению поврежденное стеблей злаковыми мухами, более слабому поражению на следующий год мучнистой росой, септориозом и бурой ржавчиной. Засоренность поздних посевов озимых оказывается более слабой, поскольку осенний период вегетации для культурных и сорных растений укорачивается, сдвигаясь во времени, характеризуется менее благоприятными условиями для роста и развития сорняков из-за пониженного температурного режима. Поэтому на таких посевах не возникает необходимости в осеннем применении средств защиты растений против вредителей и сорняков. В тоже время задержка с севом озимых зерновых культур повышает вероятность более сильного поражения растений твердой головней, обязательной процедурой становится протравливание посевного материала пшеницы.
Ранний сев яровых зерновых культур, приходящийся на І-ІІ декады апреля, благоприятен с точки зрения меньшей засоренности посевов. На долю сорняков в общей массе снопа при уборке урожая приходится 8.1%, тогда как на оптимальном по срокам посеве - 30.3%. С другой стороны, это приводит к сильному повреждению посевов яровой мухой (до 20%) стеблей), большей численности клопов-черепашек, тлей и трипсов, большей поврежденности стеблестоя обыкновенным хлебным пилильщиком. Для яровой мухи это происходит вследствие совпадения сроков массового лета с наиболее благоприятной для откладки яиц фазой культурных растений, для остальных вредителей - по причине предпочтительного заселения полей, занятых яровыми зерновыми, нежели озимыми. Таким образом, в зависимости от сроков сева происходит перераспределение основных вредителей зерновых в агроценозах (таблица 44). При раннем высеве яровых зерновых фитосанитарная ситуация с вредителями осложняется, а на посевах озимых зерновых - улучшается. Как следствие, менее востребованными защитные мероприятия становятся на озимых и увеличивается вероятность того, что обработка инсектицидами потребуется на яровых. К тому же ранние посевы яровых зерновых сильнее поражаются твердой и пыльной головней, корневыми гнилями, и потребность в протравливании семенного материала возрастает.
На поздних (I декада мая) посевах яровых зерновых культур сильнее себя проявляют шведская муха, полосатая хлебная и стеблевые блошки. При более длительной задержке с севом (III декада мая) яровые зерновые очень сильно повреждаются шведской мухой (до 20% стеблей), слабо - тлями, трипсами, пьявицами, клопами-черепашками, обыкновенным хлебным пилильщиком, хлебным жуком-кузькой (таблица 45). Густота сорных растений по сравнению с посевом, произведенным в оптимальные сроки, увеличивается в 1.5 раза. Благодаря благоприятным условиям для произрастания, складывающимся для сорных растений в поздних посевах яровых колосовых, у них формируется надземная фитомасса большая, чем у культурных растений. Отрицательные последствия сдвинутого во времени произрастания яровых зерновых культур выражаются в более сильном поражении растений листостеблевыми болезнями, которые проявляются на более ранних фенофазах культурных растений. Более востребованной становится фунгицидная обработка по вегетирующим растениям.
Горох раннего (I-II декады апреля) срока сева меньше повреждается клубеньковыми долгоносиками, гороховой зерновкой и гороховой плодожоркой, пятиточечным долгоносиком, слабее заселяется гороховой тлей и гороховым трипсом. Такой посев характеризуется более слабой засоренностью, на долю сорняков в общей массе снопа здесь приходится 18.6%, тогда как на оптимальном по срокам посеве - 36.4%.
Доля сорняков в общей массе снопа, % 39.4 60.6 На поздних посевах растения гороха сильно повреждаются всеми основными вредителями. При смещении сроков сева гороха на месяц от принятых для юго-востока ЦЧЗ отмечается слабая степень повреждения листьев клубеньковыми долгоносиками, уменьшается поврежденность зерен личинками гороховой зерновки и гороховой плодожорки, увеличивается поврежденность бобов личинками горохового трипса и численность гороховой тли. В условиях сдвинутой во времени вегетации на более поздний период растения гороха сильнее поражаются аскохитозом, мучнистой росой и ржавчиной. Ухудшение фитоса-нитарного состояния очень поздних посевов гороха связано со значительным ростом засоренности (в 1.8 раза), обусловленным массовым появлением на полях яровых поздних сорных растений (88.7% от общей численности). В таких посевах для их роста и развития складываются благоприятные условия, в том числе за счет ослабления влияния на них культурных растений. При уборке урожая в общей массе снопа доля сорных растений была значительно больше, чем доля культурных, - 60.6 и 39.4% соответственно.
Влияние поздних сроков сева ранних яровых культур распространяется на всю севооборотную агроэкосистему, что можно видеть на примере комплекса членистоногих.
В 2005 году задержка с севом ранних яровых культур составила месяц, что сдвинуло динамику количества видов и числа особей членистоногих в севообороте на тот же срок. Насекомые и пауки находились на поле озимой ржи значительно дольше, чем обычно. Более активные насекомые в поисках пищи покидали севооборот. Это вызвало снижение видового и численного обилия членистоногих, фиксируемое в первой половине июня, когда в обычные годы севооборотная агроэкосистема, наоборот, значительно пополнялась насекомыми и пауками. Только с июля месяца, когда поздно высеянные горох и ячмень сформировали значительную вегетативную массу, стало возрастать видовое и численное обилие членистоногих в севообороте (рисунок 54).
Максимальное количество особей попадалось в кошениях в III декаде июля, когда гороховая тля достигла пика численности в своей динамике. Обилие членистоногих в севообороте сохранилось на высоком уровне в I и II декадах августа, когда насчитывалось более 150 особей/10 взм. В 2004 году при обычной картине функционирования севооборотной агроэкосистемы членистоногих вылавливалось менее 50 экз./10 взм.
