На правах рукописи
ГОРБАТКО КИРИЛЛ АЛЕКСАНДРОВИЧ
ЗАЩИТА РАПСА ОТ ВРЕДИТЕЛЕЙ В ЗОНЕ НЕУСТОЙЧИВОГО
УВЛАЖНЕНИЯ ЦЕНТРАЛЬНОГО ПРЕДКАВКАЗЬЯ
Специальность 06.01.07– защита растений
АВТОРЕФЕРАТ
Диссертации
на соискание ученой степени кандидата сельскохозяйственных наук
МОСКВА– 2010 1
Работа выполнена на кафедре энтомологии ФГОУ ВПО «Ставропольский государственный аграрный университет»
Научный руководитель: доктор сельскохозяйственных наук, профессор В.И.Демкин
Официальные оппоненты: доктор сельскохозяйственных наук П. М. Политыко кандидат биологических наук С.Н. Кручина
Ведущая организация: ГНУ Всероссийский научноисследовательский институт овощеводства
Защита диссертации состоится «22» июня 2010 г. в 15 00 часов на заседании диссертационного совета Д220.043.04 при Российском государственном аграрном университете МСХА имени К.А. Тимирязева Адрес: 127550, г.Москва, Тимирязевскаяул., Ученый совет РГАУ – МСХА имени К.А.Тимирязева, т. 976-03-78, факс976-24-
С диссертацией можно ознакомиться в ЦНБ РГАУ-МСХА Имени К.А.Тимирязева и на сайте университета www.timacad.ru
Автореферат разослан 21 мая 2010 г.
Ученый секретарь диссертационного совета А.Н.Смирнов
ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ
Актуальность темы. В настоящее время производство рапса выходит на новые рубежи, превращаясь в одну из ведущих не только сельскохозяйственных, но и энергетических отраслей. В нашей стране яровой рапс возделывают на всей территории, озимый – преимущественно на Северном Кавказе, в Ростовской, Белгородской областях. В Российской Федерации посевы рапса занимают около 650 тыс. гектаров, что составляет 3в структуре посевных площадей. На Северном Кавказе рапс выращивают на площади 124,6 тыс. га (из них озимого – 106,6 тыс. га.) (Стамо, 2009; Лукомец, Горлов, Кривошлыков, 2009).
Посевы рапса в значительной мере заселяются и повреждаются фитофагами: крестоцветными блошками, капустной тлей, рапсовым цветоедом, капустным листоедом, рапсовым пилильщиком. Вредители способны нанести значительный ущерб урожаю, снизив его в среднем на 20%, а в отдельных случаях и на 50%. Мероприятия по защите рапса не всегда обоснованы, не учитывается численность вредителей и количество энтомофагов, нет данных о биологической эффективности современных инсектицидов. Рекомендации по использованию агротехнических приемов защиты рапса в современных условиях требуют совершенствования. Таким образом, изучение биологических особенностей фитофагов рапса в зоне неустойчивого увлажнения Центрального Предкавказья, обоснование экологически безопасных и экономически выгодных мероприятий по защите рапса от фитофагов являются актуальными.
Цель и задачи исследований. Целью исследований явилось изучение распространенности и вредоносности фитофагов в агроценозе озимого и ярового рапса, разработка мер контроля и защиты культуры от фитофагов, основанной на оптимизации приемов агротехники, использовании природных энтомофагов и рациональном применении современных инсектицидов, обеспечивающих высокую продуктивность рапса.
Для достижения этой цели предстояло решить следующие задачи:
– изучить биологию и экологию основных вредителей рапса в агроэкологических условиях зоны неустойчивого увлажнения;
– выявить распространение и вредоносность крестоцветных блошек, рапсового цветоеда и капустной тли на фоне различных способов обработки почвы;
– определить распространение и вредоносность крестоцветных блошек, рапсового цветоеда и капустной тли в зависимости от условий минерального питания;
– провести оценку 8 сортов озимого и ярового рапса на адаптивность к условиям неустойчивого увлажнения Центрального Предкавказья, устойчивость к повреждениям фитофагами и продуктивность;
– выявить основные виды энтомофагов в агроценозе рапса, их значение и роль в снижении численности капустной тли;
–определить возможность адаптации химической защиты рапса к современным технологиям точного земледелия;
– изучить биологическую эффективность современных инсектицидов и их баковых смесей в борьбе с вредителями рапса;
– определить экономическую эффективность современных инсектицидов и их баковых смесей в борьбе с вредителями рапса.
Научная новизна. Впервые в зоне неустойчивого увлажнения Центрального Предкавказья изучены особенности биологии и экологии комплекса специализированных вредителей рапса, их пространственное размещение в посевах. Впервые проведена оценка влияния традиционной и почвозащитной обработок почвы, а так же применения удобрений на численность и вредоносность крестоцветных блошек, рапсового цветоеда и капустной тли в условиях зоны неустойчивого увлажнения Центрального Предкавказья. Оценена полевая устойчивость различных сортов ярового и озимого рапса к специализированным фитофагам.
Практическая значимость. Установленные закономерности формирования энтомоценоза в посевах рапса позволяют прогнозировать распространение наиболее опасных специализированных фитофагов и определить оптимальные сроки применения современных инсектицидов.
В результате исследований получены данные сортоустойчивости озимого и ярового рапса к повреждению фитофагами для конкретных агроклиматических условий, которые могут быть основой для подбора экономически выгодных сортовых посевов.
Установлены закономерности распределения фитофагов в посевах рапса, позволяющие определить место защиты растений в современных технологиях точного земледелия.
Положения, выносимые на защиту.
Выход фитофагов из зимней диапаузы определяется постоянной суммой положительных температур.
Подбор сортов с различным уровнем устойчивости к повреждениям фитофагами, потенциальной и фактической урожайности оказывает значительное влияние на экономическую эффективность производства семян ярового и озимого рапса.
Распределение фитофагов по поверхности поля определяет тактику применения средств защиты Апробация работы. Основные материалы диссертационной работы доложены на ежегодных конференциях ФГОУ ВПО «Ставропольский государственный аграрный университет» (2007-2009 гг.), научно-практических конференциях Ставропольского отделения Русского энтомологического общества (2008-2009 гг.).
По результатам исследований опубликовано 5 научных работ, в том числе одна в рекомендованном ВАК РФ журнале.
Объем и структура диссертации. Диссертация состоит из введения, шести глав, выводов и предложений производству. Работа изложена на страницах машинописного текста и включает – 25 рисунков, 21 таблиц в тексте, и приложений на 34 странице. Библиографический список включает источников, из них 15 принадлежат иностранным авторам.
СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ
Введение. Показана актуальность и практическая значимость темы диссертационной работы. Определена цель исследований и поставлены задачи для ее решения.
I ВРЕДИТЕЛИ РАПСА И ОБОСНОВАНИЕ ПУТЕЙ СНИЖЕНИЯ ИХ
ВРЕДОНОСНОСТИ
В главе содержатся сведения о систематическом положении, биологии, экологии и вредоносности основных фитофагов рапса. Приведены сведения об энтомофагах капустной тли. На основе анализа имеющихся в научной литературе сведений сформулированы основные проблемы, решение которых необходимо для совершенствования защиты рапса от вредителей в условиях зоны неустойчивого увлажнения Центрального Предкавказья.II Место, условия и методика проведения исследований 2.1 Условия проведения исследований Экспериментальная работа по теме диссертации проведена в период с по 2009 год на стационаре, производственных посевах опытной станции ФГОУ ВПО «Ставропольский государственный аграрный университет» и на сортоиспытательных посевах ярового и озимого рапса Ставропольской государственной сортоиспытательной станции.
Опытная станция Ставропольского ГАУ и Ставропольская сортоиспытательная станция расположена на Ставропольском плато с абсолютной высотой над уровнем моря 550 м, ГТК зоны составляет 1,1-1,3, среднегодовое количество осадков – от 550 до 650 мм. Почвы представлены выщелоченным тяжелосуглинистым черноземом.
Погодные условия для возделывания озимого и ярового рапса, в годы исследований сложились благоприятно. Так, 2006-2007 сельскохозяйственный год отличался от среднемноголетних наблюдений меньшим количеством осадков (на 25,6%), более высокими температурами воздуха в августе–октябре (на 4-16°C), и в марте–июне (на 2,1-2,4°C). 2007–2008 год характеризовался засушливыми условиями – осадков выпало на 17% меньше нормы. В августе – октябре температура воздуха превышала среднемноголетние данные на 2,2C, весной – на 1,9-3,3°C. Среднемесячные температуры воздуха и количество осадков в 2008-2009 году соответствовали среднемноголетним показателям, характерным для нашей зоны.
Объект исследования – основные фитофаги ярового и озимого рапса – крестоцветные блошки, рапсовый цветоед, капустная тля и ее энтомофаги.
Место проведения полевых опытов – стационарный опыт и производственные посевы опытной станции ФГОУ ВПО «Ставропольский государственный аграрный университет», посевы ярового и озимого рапса Ставропольской государственной сортоиспытательной станции. В стационарном опыте изучали фитофагов рапса, их энтомофагов на фоне различных способов обработки почвы и систем удобрений. Рапс возделывали на вариантах обработки почвы: 1 – отвальная, вспашка, ПЛН–4–35 на 20-22 см;
2 – безотвальная, КПГ–250 на 20-22 см; 3 – роторная, фрезой «Ротерс» на 20см; 4 – поверхностная, БДТ–3 в два следа на 10-12 см.
Также, применялось несколько систем удобрений: рекомендованная – N40P50K20; биологизированная – солома 5,5 т/га +N50P10 и расчетная – N60P55K30.
В опытах по оценке биологической эффективности химических обработок рапса (учетная площадь делянок 50 м2, повторность трехкратная) оценивали инсектициды:
Круйзер, кс (350 г/л) – 5 и 10 л/т; Фастак, к.э. (100 г/л), 0,15 л/га;
Децис, к.э. (25 г/л), 0,3 л/га; Би–58 Новый, к.э. (400 г/л), 0,6 л/га;
Кинмикс, к.э. (50 г/л), 0,3 л/га; Арриво, к.э. (250 г/л), 0,2 л/га, и баковые смеси:
1. Фастак, к.э (100 г/л), 0,075 л/га + Арриво, к.э. (250 г/л), 0,1 л/га;
2. Децис, к.э (25 г/л), 0,15 л/га + Би–58 Новый, к.э. (400 г/л), 0,3 л/га.
Деляночные посевы сортоиспытания ярового и озимого рапса (площадь делянок 40 м2, четырехкратная повторность) включали 8 сортов рапса: Ярвэлон, Абилити, Сиеста, Хидалго, Оникс, Бальдур, Ливиус, Лорис.
2.2 Методика наблюдений, анализов и учетов Изучение популяции вредителей рапса и их фенологии осуществляли согласно методик И.Я. Полякова (1964, 1984); В.И. Танского, (1988) и В.И. Кожанчикова (1961).
При оценке видового состава и эффективности энтомофагов тли использовали методы, описанные в работах К.Е. Воронина, В.А. Шапиро, Г.А. Пукинской (1988).
Для установления видов представителей выявленных популяций использовали «Определитель насекомых Европейской части СССР» (т.2, 1965).
Учет численности крестоцветных блошек проводили с помощью ящика Петлюка (высота 40 см, основание 0,25 м2) (Поляков, 1984). Для учета численности рапсового цветоеда использовали стандартный энтомологический сачок. Выявление численности рапсового цветоеда на селекционных делянках проводили методом стряхивания с растений. В опытах по оценке вредоносности рапсового цветоеда пользовались методом модельных растений (Чесноков, 1953). Степень заселенности посевов рапса тлей проводили по 3-балльной шкале, (Поляков, 1984). Определение эффективного соотношения энтомофаг/вредитель (капустная тля) проводили методом модельных растений (Поляков, 1984; Танский, 1988).
Изучение пространственного размещения вредителей методом трехмерного картирования было проведено на полях производственных посевов рапса. Данные учетов обработаны с помощью программ, применяемых в технологиях географических информационных систем (ГИС) (Тикунов, 2004).
Полевые опыты по оценке биологической эффективности инсектицидов проводили в соответствии с «Методические указания по регистрационным испытаниям инсектицидов, акарицидов, моллюскоцидов и родентицидов в сельском хозяйстве» (2004) Биологическую эффективность препаратов определяли по формуле Хендерсона и Тилтона (Henderson, Tilton, 1955).
Экономическую эффективность защитных мероприятий рассчитывали на основе типовых технологических карт.
Экспериментальные данные подвергнуты статистической обработке методами дисперсионного и регрессионного анализов с помощью компьютерной программы «Statistica-6» и cxstat.
III БИОЛОГИЧЕСКИЕ ОСОБЕННОСТИ ВРЕДИТЕЛЕЙ РАПСА
3.1 Условия развития и биологические особенности основных вредителей рапса в условиях зоны неустойчивого увлажнения Центрального Предкавказья Проведенные полевые исследования позволили установить, что в зоне неустойчивого увлажнения Центрального Предкавказья доминирующими фитофагами рапса являются крестоцветные блошки из рода Phyllotreta, капустная тля – Brevicoryne brassicaea L. и рапсовый цветоед – Meligethes aeneus F.3.1.1 Фенология и биологические особенности крестоцветных блошек Как показали наши исследования, в зоне неустойчивого увлажнения Центрального Предкавказья крестоцветные блошки развиваются в одном поколении, представлены видами: волнистая (Phyllotreta undulata Kutseh.), светлоногая (Phyllotreta nemorum L.), выемчатая (Phyllotreta vittata F.) и черная блошка (Phyllotreta atra F.). В сообществе доминирует черная блошка, в годы исследований этот вид занимал от 38 до 43%. Первые особи крестоцветных блошек выходят из состояния зимней диапаузы при достижении суммы положительных температур – 104,3оС±3%. В 2007 году появление крестоцветных блошек было отмечено в третьей декаде марта (22.03). В году – в первой декаде марта (10.03), а в 2009 году – в третьей декаде марта (25.03). К яйцекладке жуки крестоцветных блошек приступают при достижении суммы активных температур от момента выхода из зимнего покоя – 530оС±2%.
В 2007 году начало яйцекладки было отмечено в начале третьей декады мая (20.05), в 2008 году в первой декаде мая (03.05), в 2009 году – в конце второй декады мая (17.05). Нами установлена отрицательная корреляционная зависимость между густотой посева и численностью крестоцветных блошек на посевах ярового рапса.
Коэффициент корреляции r = -0,57, уравнение регрессии:
где Y – численность крестоцветных блошек, экз./м2;
х – густота посева, шт/м2.
Что позволяет сделать заключение: весной блошки концентрируются на более изреженном посеве рапса, т. е. в местах более прогретых солнцем. В посевах озимого рапса зависимость количества блошек от густоты посева не прослеживается.
3.1.2 Биологические особенности рапсового цветоеда В зоне неустойчивого увлажнения Центрального Предкавказья, как показали наши полевые исследования из состояния диапаузы жуки рапсового цветоеда (Meligethes aeneus F.) выходят при достижении суммы положительных температур 117,6оС±6%. В 2007 году появление первых жуков рапсового цветоеда отмечено в третьей декаде марта (25.03.), в 2008 году – во второй декаде марта (13.03), и в 2009 году – в третьей декаде марта (20.03). К яйцекладке они приступают при достижении суммы положительных температур около 450оС±3,5%. В 2007 году, это произошло, в первой декаде мая (09.05), в 2008 году – в третьей декаде апреля (21.04), и в 2009 году – в первой декаде мая (07.05).
3.1.3. Особенности развития капустной тли Капустная тля – Brevicoryne brassicea L. – в Ставропольском крае появляется на рапсе в фазу стеблевания и наблюдается в течение всего вегетационного периода, развиваясь в 6-8 поколениях. Первые особи капустной тли на посевах рапса появляются при достижении суммы положительных температур 680оС± 0,7%. Учеты, проведенные на модельных растениях рапса, позволили установить, что максимальная плодовитость самок тли отмечена при температуре воздуха 18-20°С. За сутки одна самка тли отрождает в среднем 8- личинок, продолжительность развития личинок составляет 9 дней. При увеличении температуры воздуха до 28-30°C продолжительность развития личинки уменьшается до 6 дней, а плодовитость самки тли уменьшается, прекращаясь при температуре выше 33°С.
3.1.4 Пространственное распределение вредителей рапса Процесс получения продукции растениеводства реализуется в пространстве и времени на конкретной территории. Эта территория не является однородной даже в пределах одного поля. В традиционном земледелии при выполнении тех или иных агротехнических операций их параметры (условия её выполнения и соответствующие воздействия) являлись, как правило, одинаковыми для всех участков поля. Новые технологии точного земледелия предполагают динамическую оптимизацию этих параметров для каждого однородного участка поля в зависимости от складывающихся агрохимических, агрофизических, фитосанитарных факторов. Для того, чтобы технологические операции, проводимые на поле, в частности, применение средств защиты дифференцировались в пространстве, необходимо провести учеты вредителей рапса в координатах современных ГИС технологий (Тикунов, 2008). Учеты были проведены по трансектам через каждые 20 метров. Расстояние межу трансектами – 100 метров. Разбивка поля была осуществлена с помощью навигатора. В результате были получены трехмерные графики, описывающие пространственное распределение вредителей по полю. Заселение поля крестоцветными блошками и рапсовым цветоедом происходит не сразу, а начинается с краев поля, при этом наибольшая численность вредителя наблюдается на краях поля, обрамленных лесополосой. В 120-метровом пространстве от лесополосы численность крестоцветных блошек превышала порог вредоносности, а к центру поля она снижалась до хозяйственно неощутимого уровня (рисунок 1).
По той же схеме, что и учеты крестоцветных блошек были проведены и учеты рапсового цветоеда на озимом рапсе. Результаты представлены на рисунке 2.
Рисунок 1 – Пространственное распределение крестоцветных блошек на Рисунок 2 – Пространственное распределение рапсового цветоеда на посеве озимого рапса (13.04.2008г. – слева и 18.04.2008г. – справа) В результате математической обработки полученного материала, удалось установить четкую зависимость количества рапсового цветоеда в любой точке от места его нахождения на отдалении от лесополосы и края поля. С уровнем точности 99% это размещение описывает уравнение множественной регрессии:
где Х–удаление от края поля, Y–удаление от лесополосы;
R – коэффициент множественной регрессии.
В начальных стадиях заселения поля вредителями целесообразно оперативное проведение защитных мероприятий на краевых полосах, что способствует снижению расхода инсектицидов и негативного влияния на окружающую среду.
IV АГРОЭКОЛОГИЧЕСКИЕ МЕТОДЫ ЗАЩИТЫ РАПСА
4.1 Влияние способов обработки почвы и удобрений на численность и вредоносность основных фитофагов рапса Оценку влияния обработки почвы на численность и вредоносность крестоцветных блошек и рапсового цветоеда провели на озимом и яровом рапсе таблица – 1.Таблица 1 – Численность фитофагов озимого и ярового рапса (средние показатели за 2006-2009 гг) Установлено, что вспашка с оборотом пласта, применяемая при возделывании ярового рапса позволит снизить количество и вредоносность крестоцветных блошек на 15% по сравнению с поверхностной обработкой почвы. При возделывании озимого рапса по поверхностной обработке на 17,3% происходит снижение количества крестоцветных блошек, по сравнению с отвальной обработкой почвы. Численность и вредоносность рапсового цветоеда при основной подготовке почвы с оборотом пласта под посев озимого рапса снижается на 28% по сравнению с поверхностной обработкой почвы. При возделывании ярового рапса основная обработка почвы не оказывает достоверного влияния на численность и вредоносность рапсового цветоеда.
В стационарном опыте проведена оценка влияния систем удобрений на численность фитофагов рапса (таблица 2).
Таблица 2 – Влияние удобрений на численность фитофагов ярового рапса (средние показатели за 2006-2009 гг) Как видно из таблицы 2, внесение под рапс N60P55K30, обеспечивая лучшее развитие растений рапса, по сравнению с контролем, способствует снижению вредоносности фитофагов: численность крестоцветных блошек снижается на 18%, численность рапсового цветоеда на – 28%, численность капустной тли на 1,7 балла по сравнению с контрольным вариантом.
4.2. Устойчивость различных сортов рапса к фитофагам Использование стрессустойчивых сортов полевых культур – один из важнейших способов регулирования численности вредных организмов, в том числе фитофагов. В условиях Ставропольской государственной сортоиспытательной станции оценивали 8 сортов рапса на степень устойчивости к повреждениям фитофагами, влияющими на урожайность маслосемян. Результаты исследования отображены в таблице 3.
Таблица 3 – Устойчивость сортов озимого и ярового рапса к повреждениям фитофагами (средние уровни по сортам и по годам) Факторы озимого ярового Результаты двухфакторного дисперсионного анализа показали, что общая вариация степени повреждения озимого и ярового рапса достоверно определяется в первую очередь особенностями сортов (80,0-86,0%) и достоверно особенностями погодных условий (8,9-11,3%). Существенно также их взаимодействие, то есть поврежденность сортов в годы с разными погодными условиями неодинакова. Наибольший процент повреждения растений был в неблагоприятном 2007 г.
«