Содержание к диссертации
Введение
Глава 1. Обзор литературы 8
1.1 Картофелеводство в России 8
1.2. Культура картофель 12
1.2.1. Биологические особенности картофеля 12
1.2.2. Влияние агрохимических показателей на рост, развитие и продуктивность картофеля 15
1.2.3. Удобрение картофеля 20
1.3.Золотистая картофельная нематода 24
1.3.1 .Морфология, биология и экология картофельной цистообразующей нематоды Globodera roctochiensis (WoUenweber, 1923)Behrens, 1975 (ЗКН).. 24
1.3.2 Влияние агрохимических характеристик на плотность популяции ЗКН и других нематод в почве 29
1.3.3. Прогноз потерь урожая картофеля от ЗКН 35
1.3.4.. Система картофель - растение - хозяин — ЗКН 38
1.3.5. Методы борьбы с золотистой картофельной цистообразующей нематодой 39
Глава 2. Собственные исследования 44
2.1. Материалы и методы исследования 44
2.2.1. База. Объекты и условия исследований 44
2.1.1. Методика полевых опытов 44
2.1.2. Методика агрохимических и фитогельминтологических. исследований 47
2.1.3. Теоретическое обоснование урожайности картофеля 49
2.1.4. Разработка вербальной, аналоговой, математической и компьютерной моделей 49
2.1.5. Методика проведения опытов с перкальцитом 53
2.2. Теоретическое обоснование урожайности картофеля 55
2.2.1. Приход ФАР и урожайность картофеля 56
2.2.2 Влагообеспеченность и урожай картофеля 59
2.2.3. Биоклиматический потенциал продуктивности (БКП) и урожайности картофеля 61
2.2.4. Эффективное плодородие почвы и урожайность картофеля 63
2.3. Влияние плотности популяции золотистой картофельной нематоды и агрохимический показателей почвы на урожайность картофеля 67
2.3.1. Вербальная, аналоговая и математическая модели прогноза потерь урожая в зависимости от плотности популяции ЗКН и агрохимических показателей 67
2.3.2 Оценка адекватности и достоверности модели 93
2.3.3. Прогноз потерь урожайности от плотности популяции золотистой картофельной нематоды 93
2.3.4. Сравнительный анализ известных компьютерных моделей 96
2.3.4.1. Сравнение известных моделей для прогнозирования потерь урожайности 96
2.3.4.2. Сравнение моделей расчета урожайности картофеля от предпосадочной численности золотистой картофельной нематоды.98
2.3.4.3. Результаты компьютерных экспериментов 101
2.4. Влияние агрохимических показателей почвы на плотность популяции ЗКН 103
2.5. Сравнительная оценка урожайности картофеля: расчетной и фактической 109
2.6. Влияние перкальцита на плотность популяции ЗКН 109
Выводы 120
Предложения производству 122
Список литературы 123
Приложения 140
- Биологические особенности картофеля
- Влияние агрохимических характеристик на плотность популяции ЗКН и других нематод в почве
- Разработка вербальной, аналоговой, математической и компьютерной моделей
- Вербальная, аналоговая и математическая модели прогноза потерь урожая в зависимости от плотности популяции ЗКН и агрохимических показателей
Введение к работе
Картофель относится к числу важнейших сельскохозяйственных культур разностороннего использования. В мировом производстве растительных продуктов питания картофель занимает четвертое место после риса, пшеницы и кукурузы. Для населения нашей страны картофель играет особую роль в обеспечении продовольствием, оставаясь особо ценным и ничем не заменимым каждодневным продуктом питания, высокоэффективным кормом для сельскохозяйственных животных, а также сырьем для пищевой промышленности (Анисимов Б.В., 2000; Коршунов А.В.,2000; Глез В.М.,2002).
Своеобразие растений картофеля состоит в том, что высокий уровень клубней формируется при условии определенного соотношения между ростом ботвы и клубней, а масса ботвы зависит от условий формирования корневой системы (Калинин М.И., 1991; Церлинг В.В., 1990; Шатилов И.С., 1986). Развитие корневой системы в значительной степени зависит от агрохимических характеристик почвы. Картофель очень требователен к питательным веществам. Для получения высоких урожаев они должны быть доступны растениям вовремя, в необходимом количестве и в нужной форме. С одной тонной клубней и соответствующим количеством ботвы (0,4 тонны) и корневыми остатками выносятся: N 5-6 кг, P2Os 1,5-2 кг, К20 7-10 кг (Шатилов И.С., 1987;Васютин А.С., 2002; Коршунов А.В., 1982, 1999). Большинство сельскохозяйственных почв требует постоянно 6-7 элементов питания, для моно плодных - необходимо вносить до 12 элементов (Церлинг В.В., 1990; Шатилов И.С., 1986). В настоящее же время в личных подсобньк хозяйствах не вносят в необходимых дозах органические и минеральные удобрения.
Однако, на урожайность картофеля, помимо описанных факторов, значительное влияние оказывают вредные организмы, в том числе карантинные.
Для России в области картофелеводства наибольшую экономическую проблему представляет золотистая картофельная нематода (ЗКН). При средней степени поражения потери урожая картофеля составляют 25-30%. Основное количество зарегистрированных очагов (99%) приходится на личные подсобные хозяйства, в которых потери урожая картофеля могут достигать 70-90%. Экономические потери от ЗКН превышают 1 млрд. рублей. Кроме прямого ущерба потерь урожая наносится косвенный, связанный с запретом вывоза картофеля за пределы карантинной зоны.
Монокультура картофеля, возделывание восприимчивых сортов, трудно контролируемые перевозки малых партий семенного картофеля ведут к накоплению и распространению ЗКН. При проникновении на территорию России бледной картофельной нематоды, которая поражает нематодоустойчивые сорта и гибриды картофеля, проблема глободероза еще более обострится (Васютин А.С., 2002; Гуськова Л.А., 1989; Сметник А.И., 2000; Романенко Н.Д., 2001).
Особенностью картофелеводства России в том, что основным производителем картофеля (91%) в стране являются личные подсобные хозяйства, и как следствие решение проблемы картофельных глободер имеет большую экономическую и карантинную значимость для крестьянских, фермерских и коллективных хозяйств.
В то же время работник сельского хозяйства, агроном или фермер видит свою основную цель в получении стабильных урожаев сельскохозяйственных культур. Поэтому их заинтересованность ограничивается практическим применением методов борьбы с болезнями и вредителями растений в тех ситуациях, где методы эффективны и экономически оправданы (Ван дер Планк, 1966; Пеннинг де Фриз, 1986). Прогноз продуктивности (урожайности) картофеля в зависимости от плотности популяции золотистой картофельной нематоды и почвенных характеристик (гумус, К20, Р2О5, рН), так же прогноз плотности популяций ЗКН в зависимости от агрохимических характеристик - необходимые элементы любой схемы управления, в основе которой лежат математические модели (Шатилов И.С., Столяров А.И., 1986; Wallace H.R.J., 1983).
Значительный прогресс в теории и практике борьбы с паразитическими нематодами растений на основе научно обоснованных интегрированных систем защиты растений с широким использованием компьютерных технологий, позволил снизить потери сельскохозяйственных культур от фитогельминтов (Метлиц-кийО.З., 1985; Перевертин К.А., 1998; Романенко Н.Д., 2002; СагитовА.О.,1987, 1988; ШестеперовА.А.,2003; SeinhorstJ.W.,1993; Schomaker С.Н., BeenT.H.,1995, Серганцев В.Т., 2001).
Следует отметить, что содержание веществ и плотность популяции ЗКН в почве в системе'-фитогельминт = растение - хозяин = окружающая среда-' надо рассматривать и как особенность почвы, и как свойство растения, поскольку главный интерес представляет именно способность корневой системы растения взаимодействовать с почвой и поглощать из нее необходимые питательные элементы и
6 противостоять патогенному влиянию паразитических нематод. Выдвигается гипотеза, что плотность популяции ЗКН оказывает такое же действие как агрохимические показатели почвы, только со знаком минус.
Исследований в России в этой области изучения взаимоотношений растений картофеля, популяции золотистой картофельной нематоды и агрохимических свойств почвы практически не проводились.
Цель и задачи исследований. Основной целью диссертационной работы было изучение взаимоотношений в системе « = почва = растение - хозяин = ЗКН = », разработка компьютерной модели прогноза урожайности картофеля в зависимости от предпосадочной плотности популяции ЗКН и агрохимических показателей почвы, теоретическое обоснование величины программируемой урожайности, усовершенствование методов повышения толерантности картофеля к ЗКН.
Основными задачами исследований были следующие:
изучение воздействия на урожайность картофеля агрохимических показателей почвы и предпосадочной плотности популяции ЗКН, оценка значимости почвенных факторов на формирование урожайности картофеля;
теоретическое обоснование величины программируемой урожайности картофеля разных по спелости сортов в условиях Смоленской области;
разработка вербальной, аналоговой, математической и компьютерной моделей прогноза потерь урожайности картофеля в зависимости от плотности популяции ЗКН и агрохимических показателей почвы;
изучение влияния агрохимических показателей почвы на популяционный состав ЗКН в почве;
обоснование норм внесения удобрений и перкальцита для повышения толерантности растений картофеля к ЗКН.
Научная новизна. Определена величина урожайности картофеля по приходу ФАР, влагообеспеченности, БКП и эффективному плодородию почвы. Впервые определен оценочный балл климата ф) для Смоленской области. Впервые в растениеводстве разработан алгоритм компьютерного моделирования на стыке двух дисциплин: агрохимии и защиты растений. Разработана вербальная, аналоговая и математическая модели и соответствующие программные средства, предназначенные для прогнозирования урожайности картофеля в зависимости от плотности популяции ЗКН и агрохимических показателей почвы. В ходе проведенных имитаци-
онных экспериментов на диалоговой компьютерной модели получены данные, которые практически невозможно получить в полевых условиях из-за методических и карантинных ограничений. Определено влияние агрохимических показателей почвы на популяционный состав ЗКН. Впервые разработана диалоговая компьютерная модель «Прогнозирование потерь урожайности картофеля в зависимости от плотности популяции ЗКН и агрохимических показателей почвы».
Практическая ценность. Разработанная компьютерная модель позволяет на базе фитогельминтологических, агрохимических показателей прогнозировать потери картофеля от ЗКН, определять ее экономические пороги вредоносности в зависимости от агрохимических свойств почвы. Полученные экспериментальные данные в очагах ЗКН в личных подсобных хозяйствах Центрального региона России дополняют современные представления о механизмах, лежащих в основе вредоносности ЗКН, экономических порогов вредоносности, повышения толерантности растений, влияния на урожайность картофеля разных уровней предпосадочной плотности популяции ЗКН и агрохимических показателей почвы. Разработанная прогностическая модель может быть использована в образовательном процессе при подготовке студентов агрономических специальностей, на курсах повышения квалификации специалистов служб защиты и карантина растений.
Апробация работы. Результаты исследований доложены и обсуждены на третьем и четвертом международных нематологических симпозиумах (МГУ г. Москва 1999-2001 г.), на научных конференциях РГАЗУ («РГАЗУ - Агропромышленному комплексу», г. Балашиха 2000,2002). На Российской агропромышленной выставке «Золотая осень - 2003», ВВЦ, Москва была представлена компьютерная диалоговая модель «Прогнозирование потерь урожайности картофеля в зависимости от плотности популяции ЗКН и агрохимических показателей почвы».
Публикация результатов. По материалам диссертации опубликовано шесть научных работ.
Объем и структура диссертации. Диссертация изложена на 146 листах машинописного текста, включает 48 таблиц, 19 рисунков. Диссертация состоит из введения, обзора литературы, материалов и методов, результатов исследований и их обсуждения, выводов, предложений производству, списка литературы из 196 наименований и приложения.
Биологические особенности картофеля
Картофель относится к числу важнейших сельскохозяйственных культур разностороннего использования. Прежде всего, это ценнейший продукт питания. В зависимости от сорта в клубнях содержится от 17 до 30% сухого вещества, из которого 70-80% приходится на крахмал и до 3% на белковые вещества. Картофель является важнейшим источником витамина С. Кроме этого содержит в небольших количествах витамин Вь РР, В2, А. В клубнях содержаться также минеральные соли кальция, железа, йода, калия, серы и других веществ необходимых человеку (Власенко Н.Е., 1987; Писарев Б.А., 1977).
Велико значение картофеля и как кормовой культуры, особенно для молочного скота, свиней и птицы. На корм используются не только клубни, но также картофельная ботва и побочные продукты, получаемые от промышленной переработки картофеля на спирт и крахмал-барда и мезга.
Родина картофеля - Центральная и Южная Америка, главным образом южноамериканские Кордильеры. Здесь в далеком прошлом местные индейские племена открыли дикий картофель, научились культивировать и употреблять его в пищу. Из Южной Америки в Европу (Испанию) картофель завезли во второй половине XVI века, а из Испании он попадает в Италию, Бельгию, Англию, Англию, Францию, Германию, Голландию, Польшу и другие страны, в том числе и Россию (Бацанов Н.С., 1970; Писарев Б.А.,1977).
Картофель - многолетнее травянистое клубненосное растение, но в культуре используется как однолетнее, потому что весь жизненный цикл его, начиная от прорастания и кончая образованием и формированием зрелых клубней, происходит за один вегетационный период.
Картофель относится к семейству Пасленовых (Solanaceae), роду So-lanum (Власенко Н.Е., 1987.).Клубень картофеля представляет собой утолщенное окончание подземного побега (столона). Он служит хранилищем запасных веществ. Ростовые почки находятся в глазках, расположенных в клубне по спирали. Клубни различаются по форме от удлиненной до круглой. Цвет мякоти желтый, кремовый или белый, а кожуры - светлый, фиолетовый, розовый, охристый или красный. Корни образуются только под зелеными стеблями. Основная масса корней (60-85 %) находится в пахотном слое диаметром 0,5 м вокруг растения. Надземный стебель травянистый, ребристый, трех или четырехгранный. Из клубней в большинстве случаев образуется 5 стеблей. Листья на стебле расположены по спирали. Первые из них простые, но по мере развития растения они становятся непарноперистыми, с чередующимися супротивными крупными долями. Цветки собраны в соцветие - сложный завиток. Плод - двухгнездная мелкосеменная ягода шаровидной или овальной формы зеленого цвета. (Власенко Н.Е.,1987; Скорлупов Н.П.,1992)
Картофель - влаголюбивое, довольно холодостойкое растение. Вегетационный период различных сортов длится 70-120 дней. Размножают его обычно вегетативно (клубнями), но можно и семенами. У картофеля мочковатая корневая система. Основная часть корней (90-95%) расположена в верхнем слое почвы (Скорлупов Н.П. и др., 1992). Оптимальная реакция среды для картофеля слабокислая. На средне- и сильнокислых почвах обязательно известкование (Власенко Н.Е., 1987; Ягодин Б.А. и др., 1989). Срок посадки оказывает значительное влияние на урожайность и качество клубней (Альсмик П.И. и др., 1988; Витенко В.А. и др., 1990; Посыпонов Г.С. и др., 1997; Gall Н., 1986; Schuhmann Р, 1997, 1998). При его определении надо учитывать погодные условия, состояния почвы и ее температуру, прогреваемость, а также физиологическое состояние клубней. Для Калужской и Смоленской областей это с 1 -10 мая. Клубни картофеля прорастают при температуре почвы 7-8 С на глубине посадки. Всходы картофель дает обычно при 11-12 С в умеренно влажной почве на 23-й день, при 14-15С-на 17-18-й, при 18-25С-на12-13-й день, (Скорлупов Н.П. и др., 1992; Ягодин Б.А. и др., 1989; Власенко Н.Е., 1987; Керетин Г.Н.,1984). Оптимальная температура для роста 17-20 С (Писарев Б.А., 1977).Урожай картофеля зависит в значительной мере от его обеспеченности влагой. Максимальная потребность его во влаге наблюдается в период от начала цветения до прекращения роста ботвы, в основном в период массового цветения и интенсивного клубнеобразования (Дорожкин Н.А., 1972.; Шпаар Д., и др 1999; Васютин А.С., 2002).
Картофель светолюбивое растение. При возделывании его в затененных местах ботва сильно вытягивается, цветения почти не бывает, клубнеоб-разование запаздывает и проходит очень слабо, что снижает урожай. Его лучше размещать на участках с небольшим уклоном к югу и юго-востоку (Скорлупов Н.П. и др.,1992). Для нормального развития ростков и образования из них в дальнейшем стеблей необходимо, кроме тепла и воды, еще наличие в почве кислорода воздуха. В заболоченной почве клубень задыхается и сгнивает (Скорлупов Н.П. и др., 1992; Мальцев В.Ф., Каюмов М.К.,2002).
В различные периоды развития требуются различные минеральные питательные вещества. К концу цветения, когда полностью формируется ботва, растения потребляют 2\3-3\4 части питательных веществ, необходимых для его развития. В начале вегетации картофельные растения потребляют небольшое количество питательных веществ. Но и в этот период для формирования ботвы необходимы запасы азота, фосфора, калия. Больше всего минеральных солей потребляется во время бутонизации и цветения растений, когда образуется мощная ботва и все быстрее растут клубни. Чтобы сбалансировать "меню" и получить прибавку урожая, нужно подкормить растения вовремя бутонизации и цветения. На каждый куст расходуется 3-6 г суперфосфата, 3-4 г хлорида калия или сульфата калия, 1-3 г аммиачной селитры или мочевины, 5 15 10 г древесной или 20-40 г торфяной золы (Власенко Н.Е., 1987; Скорлу-пов Н.П. и другие, 1992). Соотношение основных элементов минерального питания N:P:K: рекомендуется выдерживать 1:1,2-1,4:1,5. Очень важно подобрать для картофеля лучшие предшественники: озимые зерновые культуры, оборот пласта многолетних трав (1-2 года), бобово - злаковые смеси, чистый (черный) и занятый пары, рапс, люпин, лен, кукуруза, свекла и другие пропашные культуры (Скорлупов Н.П. и др., 1992; Васютин А.С.,2002). Все это снижает запас инфекции и число вредных насекомых в почве, улучшает условия питания картофеля и водно - воздушный режим почвы. Посадка картофеля на одном и том же поле проводится по возможности не ранее, чем через пять - шесть лет. Органические удобрения желательно вносить под предшествующую культуру или при ранней зяблевой вспашке (Мальцев В.Ф., Каю-мов М.К.,2002).
Влияние агрохимических характеристик на плотность популяции ЗКН и других нематод в почве
Влияние рН на появление и динамику популяции фитопаразитических нематод мало изучено. Установлено ограниченное или полное отсутствие влияния кислотности почвы на поведение нематод, за исключением крайних значений рН (Деккер X., 1972). Однако имеются и противоположные взгляды, указывающие на взаимосвязь рН и степень зараженности почвы нематодами. Например, при значении рН выше 6 возрастает степень зараженности почвы нематодами Heterodera avenea. В Бельгии известны случаи усиления зараженности почв нематодами H.schachtii по мере повышения значения рН. Вероятно, здесь существует не прямая зависимость развития нематод от реакции почвы, а косвенная. Поскольку свекла на щелочных почвах развивается лучше, то и нематоды имеют лучшие условия для развития. Описаны также, наблюдения, когда кислая реакция почв благоприятствует заражению нематодами. У ячменя и других кальцефильных растений часто при возделывании на кислых почвах корни более сильно заражены Pratylenchus, чем на почвах с нейтральной и щелочной реакциями. Несомненно, что и в этом случае влияние реакции почвы на развитие нематод не прямое, а косвенное, через растения. Кислая реакция почвы подавляет развитие кальцефильных растений, вследствие чего повышается их восприимчивость к поражению нематодами.
Для нематод в период паразитирования средой обитания является растение, и поэтому изменения, происходящие в нем, не могут не отразиться на жизнедеятельности нематод. Изменение питания растений — это то же изменение среды их обитания. «Условия питания являются путем к изменению не только экологии растительного организма, но и его химизма, его внутренней среды» (Ярошенко Т.В., 1963).В литературе имеется много данных, показывающих, что высокий уровень питания растений ухудшает условия существования фитогельминтов и численность их уменьшается (Турлыгина Е.С., 1958; Трескова B.C., 1962, 1964; Вачешвили Л.А., Гендзехадзе Л.Ш., 1973; Шубина Л.В., 1973; Рийспере У.. Рийспере А., 1973, 1974; Лисецкая Л.Ф.. 1987). Вто же время имеются и противоположные данные, отрицающие влияние питания растений на паразитирующих в них нематод (Крылов П.С., 1972). В этих работах отмечено, что нематоды или очень мало реагируют на улучшенное питание растений, или их численность даже несколько увеличивается. Несмотря на противоречивость данных, многие авторы склонны считать минеральное питание фактором, повышающим устойчивость растений.
Из трех основных элементов питания — азота, фосфора и калия — наибольшее ингибирующее влияние на репродуктивную функцию нематод оказывает азот (азотистые соединения), фосфор характеризуется более слабым воздействием, а калий по некоторым данным может даже стимулировать развитие нематод (Magnusson M.L., 1987). Экспериментальные работы, проводимые с нематодами родов Aphelenchus, Meloidogyne, Ditylenchus, Heterodera, показали, что влияние азота и фосфора проявляется в уменьшении общего количества откладываемых яиц и числа синхронных яиц. Строение яичника при этом не изменяется, на основании чего можно предположить, что действие указанных элементов отражается не на уменьшении числа оогониев, а на темпах образования яиц — скорости роста и созревания оогониев, что в ограниченных временем условиях вегетации влияет на плодовитость. Так, по данным Турлыгиной Е.С. (1962) и др., при внесении под мелойдогинозные огурцы и дитиленхозный лук аммиачной селитры и суперфосфата в дозах, принятых для проведения вегетативных опытов, плодовитость Meloidogyne incognita снижается на 26 и 28% соответственно, количество синхронных яиц под воздействием селитры — на 20%; у Ditylenchus dipsaci плодовитость падает на 35—42%;у Aphelenchus avenae, культивируемого на агаре с грибом Fusarium grami-nearum и с добавлением аммиачной селитры 0,25 г/л среды и суперфосфата 0,06 г/л, плодовитость уменьшается на 30—32% (в сравнении с данными по плодовитости без применения минеральных удобрений). Этими же авторами показано, что питание растений азотом и фосфором сокращает время откладки яиц нематодами, при этом начало откладки запаздывает на 5 дней по сравнению с нематодами, существующими в обычных условиях. Кроме того, при усиленном азотном питании самки Meloidogyne и Globodera достигают половозрел ости раньше, но размеры самок Meloidogyne на 30—35% меньше, чем самок, развивающихся на растениях без минерального питания.
Все приведенные данные говорят о том, что изменение физиологического состояния растения под влиянием усиленного питания макроэлементами достаточно сильно отражается на паразитирующих в нем фитогельминтах. Рийспере У. и Рийспере А. (1974), считали, что в процессе эволюции у фито-нематод выработалась пищевая специализация не только в отношении качественного состава питающих веществ, но и в отношении физиологического состояния растения-хозяина, и изменения этого состояния, вызванные усиленным минеральным питанием, не создают благоприятных условий для существования нематод.
Механизм действия минеральных удобрений на фитонематод зависит от того, какие элементы питания применяются. При питании растений отмечено, что самки Meloidogyne incognita одного размера, но взятые из растений, получающих различное минеральное питание: опыт (удобрение аммиачной селитрой и суперфосфатом) и контроль (без удобрения) имеют разное число яиц в оотеках, при этом разница в числе яиц увеличивается с уменьшением размера самок. У самок наименьшего размера, взятых из растений с азотным и фосфорным питанием, количество яиц на 18—37% соответственно меньше, чем у самок того же размера из контрольных растений. С увеличением размеров самок разница в количестве откладываемых яиц снижается до 3—14% ( Рийспере У., Рийспере А.., 1974).
Все приведенные данные говорят о том, что изменение физиологического состояния растения под влиянием усиленного питания макроэлементами отражается на паразитирующих в нем фитогельминтах. Рийспере У. и Рийспере А. (1974), отмечали, что в процессе эволюции у фитонематод выработалась пищевая специализация не только в отношении качественного состава питающих веществ, но и в отношении физиологического состояния растения-хозяина, и изменения этого состояния, вызванные усиленным минеральным питанием, не создают благоприятных условий для существования нематод. Механизм действия минеральных удобрений на фитонематод зависит от того, какие элементы питания применяются. При питании азотом, в частности аммиачной селитрой, причиной угнетения репродуктивной функции нематод может быть увеличение количества аммиака в листьях и корнях пораженных растений. Это предположение было высказано в 1962 г. (Турлыгина Е.С., 1962) при изучении плодовитости галловых нематод на тепличных огурцах на фоне аммиачной селитры и позднее подтверждено другими исследованиями (Турлыгина Е.С., 1977). Источником образования аммиака в растениях могут быть мочевина, расщепляющаяся при участии фермента уреазы, пуриновые соединения, соли аммония и др. Нематицидные свойства аммиака можно объяснить его токсичностью, а также способностью повышать осмотическое давление (Филипьев И.Н., 1934). Кроме того, он участвует в образовании некрозов, играющих большую роль в системе защитных реакций растений (Рубин, 1977).
Разработка вербальной, аналоговой, математической и компьютерной моделей
Одной из мер борьбы стало применение севооборота с включением непоражаемых культур (злаковые, бобовые, овощные и другие за исключением пасленовых). Положительной стороной в применении севооборотов для борьбы с ЗКН является его простота и возможность осуществлять на больших площадях, недостаточно длительный перерыв между посадками картофеля, что в условиях приусадебных хозяйств весьма затруднительно, а главное недостаточна его эффективность. Использование ранних сортов картофеля позволяет установить оптимальные сроки уборки урожая. Не допуская завершения развития нематоды, но при длительном использовании такого приема наблюдается и сроков развития новой генерации нематоды (Коршунов А.В., 1999; Сметник А.И., 2000; Magnusson M.L.,1987).
Минеральные удобрения, могут являться фактором повышения устойчивости растений к фитогельминтозам. Однако внесение повышенных доз органических и минеральных удобрений наряду с получением нормального урожая картофеля на зараженной почве приводило и к значительному увеличению популяции ЗКН (Кирьянова Е.С., Кралль Э.Л.,1971; Гуськова Л.А., 1989).
Одним из направлений в разработке безопасных методов является поиск растений и химических средств, стимулирующих выход личинок из цист в отсутствие растения — хозяина. Для снижения численности фитопаразитиче-ских нематод и их патогенности используются алкалоиды ряда растений (Haseeb Akhtar et al., 1981), сидераты (Борзых Г.Т., Болдырев М.И., 1982), хитин (Spiegel et al., 1986), биоперегной, экстракт морской водоросли ( Whapham etal., 1994).
Биологический метод борьбы с возбудителями заболеваний растений основан и особенно с теми видами которые в своем цикле развития связаны с почвой (а она составляет 75-80), следует рассматривать как один из ведущих (Федорончик Н.С. ,1972). Он основан на использовании естественных врагов картофельной нематоды, способных регулировать численность паразита. Применение почвенных организмов в борьбе с нематодами получило распро странение в 80-е годы, когда запретили использование нематицидов (Saure Ы.М.,1986).Внесение червей Eisenia Ioetida (Oligochaeta, lumbricidae) в зара женную глободерой почву значительно снижало коэффициент размножения нематоды (Мирошник Т.Г. и др., 1994). Некоторые бактерии проявляют нема тицидную активность, воздействуя на корневую систему хозяина и препятст вуя заселению ее личинок ЗКН (Aasky, Sikora R.A., 1995). Найдены и изучены паразитические и хищные грибы, которые считаются перспективными в борь бе с глободерой (Соловьева Г.И. и др., 1980). Различные патотипы нематод способны поражать грибы Fusarium spp, в основном F.oxysporum. В литерату ре есть сведения об использовании в борьбе с ЗКН ила, получаемого при очи стке бытовых, коммунальных стоков, которые часто используются на сель скохозяйственных полях (Anderson et al., 1987). с с- - г гИн Химический метод борьбы с ЗКН применяется уже более40 лет. Многие из препаратов оказались весьма эффективными: тиазон, гетерофос, карба- мид, ДД и другие, но в целом они не получили широкого применения, так как обеспечивают лишь временное подавление нематоды, трудоемки, очень токсичны, требуют большой осторожности при внесении в почву (Скорик В.П., 1978; Гуськова Л.А., 1989). Химические средства могут вызывать нарушение минерального питания растений и подавлять активность почвенной микрофлоры (Caubel G., 1983; Chaboussou F., 1986). В последнее десятилетие данный метод совершенствуется с целью снижения загрязнения окружающей среды: применение нематицидов сочетается с возделыванием непоражаемых культур или устойчивых сортов картофеля (Маковская С.А., 1991).
Интегрированный метод управления численностью нематод предусматривает изучение ее экологических особенностей на разных уровнях - ор-ганизменном, популяционном, биоценологическими. Это обеспечивает целенаправленную регуляцию численности паразита с уменьшением применения нематицидов и заменой их экологически чистыми технологиями, безопасными средствами защиты (Тихонова Л.В., 1994, Романенко Н.Д., 2001,2002).
Фитогельминтологией накоплены достаточные данные по биологии и экологии ЗКН. Свойства фитогельминта - олигофагия, способность инцисти-рованных личинок к длительному выживанию без растения - хозяина, стимуляция выхода их из цист при возделывании картофеля - послужили основой для разработки нехимических методов борьбы (Краль Э.Л., 1984; Понин И.Я., 1984). Они включают в себя севоборот, использование ранних сортов картофеля при посадке его рассадой, применение повышенных доз минеральных и органических удобрений. Все эти агротехнические методы основаны на знаниях о сопряженности жизненных циклов нематоды и картофеля, узкой специализации глободеры. Однако одной агротехникой очаги нематоды не ликвидировать, так как любой агротехнический прием имеет свои недостатки, а популяции глободеры имеют высокий адаптивный потенциал к изменяющимся условиям среды. Положительной стороной в применении севооборота для борьбы с ЗКН является его простота и возможность осуществлять на больших площадях, недостатком - длительный перерыв между посадками картофеля, что в условиях приусадебных хозяйств весьма затруднительно, а главное недостаточна его эффективность. При возобновлении выращивания восприимчивых сортов картофеля популяция нематоды быстро восстанавливается (Матвеева М.А., 1977; Гуськова Л.А., 1989). Использование ранних сортов картофеля позволяет установить оптимальные сроки уборки урожая, не допуская завершения развития нематоды (Eyans К., Haydock P.P.J., 1990), но при длительном использовании такого приема наблюдается и сокращение сроков развития новой генерации нематоды (Eyans К., Haydock P.P.J., 1990; Magnus-son M.L., 1987).
Вербальная, аналоговая и математическая модели прогноза потерь урожая в зависимости от плотности популяции ЗКН и агрохимических показателей
Агротехника возделывания картофеля была типичной для личных подсобных хозяйств. Картофель гибрид 15555 (получен селекционером Доминым СИ.) выращивался в монокультуре. Посадку проводили в первой декаде мая, 48 - 50 тыс. растений картофеля на гектар. Перекопку почвы и посадку клубней картофеля провели вручную. За вегетационный период было проведено две прополки и одно окучивание. Борьбу с колорадским жуком провели путем сбора (жука) вручную. Были проведены фенологические и фитосанитарные наблюдения (Поляков И.Я. и др., 1995; Ченкин А.Ф.,1985; Воловик А.С., 1989).
Учеты продуктивности провели 25 - 27 августа, вначале рассчитали продуктивность с 10 растений каждой делянки, а затем пересчитали на урожайность в зависимости от количества растений на одном гектаре.
На зараженных ЗКН и незараженных участках согласно принятой методике (Шестеперов А.А., 1989) провели отбор почвенных образцов для фито-гельминтологического и агрохимического анализов. Каждый участок был разделен на 17-40 опытных делянок площадью от 25 до 40 м2. С каждой делянки почвоотборником (1-2 укола с 1 м ) 25 - 30 уколов на глубину пахотного слоя отобрали почвенные образцы. Вес среднего образца составил 1500г. Из них 1000 г (4 повторности) были использованы для фитогельминтологического анализа и 500 г для агрохимического (3 повторности).
Агрохимические анализы почвенных образцов проведены в агрохимической лаборатории города Белгорода, за что выражаем большую благодарность руководству и сотрудникам лаборатории.
Агрохимические анализы почвы провели по следующим показателям: рН (потенциометрическим методом), гумус (по методу Тюрина И.В.), Р2О5 и К20 (по методу Мачигина Б.П.), Са, Mg (комплексометрическим методом), А1 (по методу Соколова А.В.), N-NO3 (по методу Грандваля - Ляжу), N-NH4 (коломет-рически с реактивом Несслера), механический состав почвы (по методу Качин-ского Н.А.). Данные методы изложены в практикуме по почвоведению (Каури-чев И.С., 1986). Фитогельминтологические анализы были проведены согласно методике Шестеперова А.А.( 1986) в РГАЗУ и ВИГИС. Средние почвенные образцы просушивались до воздушно - сухого состояния на воздухе при температуре не выше 40 градусов. После этого крупные комки почвы осторожно (чтобы не повредить цисты нематод) измельчались, проба просеивалась через сито с диаметром 2-4 мм для удаления крупных частиц различных примесей и после просеивания высыпалась на лист глянцевой бумаги, тщательно перемешивалась и из нее выделялась 4 пробы объемом не менее 100см3 (Шестеперов А.А., 1986, 2003).
Анализ почвенных проб основан на способности цист после подсушивания почвы всплывать в воде. Почвенная проба, отобранная для анализа, высыпалась в литровый стакан и заливалась водой до 3/4 объема сосуда. Содержимое тщательно размешивалось стеклянной палочкой с резиновым наконечником и отстаивалось 3-5 минуты. За это время более мелкие частицы почвы и цисты всплывали на поверхность воды, а основная часть почвы выпадала в осадок. Верхний слой воды со всплывшими частицами, цистами картофельной нематоды сливался на два сита с ячейками размером 2,0 мм (верхние) и 0,1 мм (нижние), промываясь струей воды до исчезновения мути. Стакан с почвенной пробой вновь заливался водой, размешивался, отстаивался 3-5 минуты и сливался вновь верхний слой воды на сито. Промытый осадок с верхнего слоя сита сливался на фильтр. Затем под бинокуля-ром подсчитывалось число цист в пробе.
В связи с тем, что в почве встречаются пустые, мелкие и крупные цисты, и также цисты с жизнеспособными и погибшими яйцами и личинками, объективным показателем численности картофельной нематоды является число яиц и личинок в 100 см3 почвы (Шестеперов А.А., 1986).
Отбиралось 50 цист, они разрывались и раздавливались на предметном стекле препаровальными иглами в воде. Затем суспензия отсасывалась пипеткой и переносилась в пробирку, где общее количество капель воды равнялось 50. Пробирка взбалтывалась. Пипеткой из середины пробирки отбиралась 3 капли и переносились на 1 предметное стекло, снова отбиралось из середины 3 капли и переносились на 2 предметное стекло, и последние 4 капли взятые также переносились на 3 предметное стекло. Велся подсчет под биникуляром яиц и личинок в 10 каплях, а затем проводился пересчет на количество цист.
Для анализа популяционного состава ЗКН на 22 делянках осенью были отобраны почвенные образцы для фитогельминтологического и агрохимического анализов. Методика проведения фитогельминтологического и агрохимического анализов изложена выше. Чтобы определить, как влияет развитие корневой системы на популяционный состав ЗКН, визуально провели балльную оценку корневой системы растений картофеля. 0 баллов —гибель корневой системы; 1 балл - очень плохое развитие корневой системы; 3 балла - плохое развитие корневой системы; 5 балла — среднее развитие корневой системы; 7 баллов —хорошее состояние корневой системы; 9 баллов — отличное состояние корневой системы. 2.1.4.Теоретическое обоснование урожайности картофеля Теоретическое обоснование урожайности картофеля (потенциальная урожайность (Упт)5 действительно возможный урожай (Удву), биоклиматический потенциал продуктивности пашни (БПК), урожай товарной продукции (Утов), урожайность культуры по азоту, фосфору и калию почвы (УЭф)) в условиях Смоленской области было проведено согласно методу Каюмова М.К.(1989). С 1999 по 2001 годы в Смоленской области на постоянных делянках, размером 40 м (длина 10 м, ширина 4 м) в 4 - кратной повторности проводили учет урожайности картофеля, для проведения сравнительной оценки урожайности - расчетной и фактической. 2.13. Разработка вербальной, аналоговой, математической и компьютерной моделей
Схема разработки вербальной, аналоговой, математические, компьютерной модели представлена на рис.З. Корреляционный и регрессионный анализ базы данных проведен при помощи компьютерной программы Excel. Учитывались агрохимические показатели почвы изложенные выше. Математическую модель получили в результате регрессионного анализа, выполненного при помощи компьютерной программы Excel.
Методы обработки данных в компьютерной программе Excel. Для проведения регрессионного анализа рассчитывалась статистика для ряда показателей с применением наименьших квадратов, чтобы вычислить прямую линию, которая наилучшим образом аппроксимирует имеющиеся данные.
