ПУТИ СТАБИЛИЗАЦИИ ЭНТОМОКОМПЛЕКСОВ В ОРОШАЕМЫХ АГРОЛАНДШАФТАХ НА ЮГЕ ЕВРОПЕЙСКОЙ ЧАСТИ РОССИИ

ПУТИ СТАБИЛИЗАЦИИ ЭНТОМОКОМПЛЕКСОВ В ОРОШАЕМЫХ АГРОЛАНДШАФТАХ НА ЮГЕ ЕВРОПЕЙСКОЙ ЧАСТИ РОССИИ

Научная статья

Мелихов В.В.¹, Комаров Е.В.², Комарова О.П.^3, *

¹ ORCID: 0000-0002-8240-3385;

² ORCID: 0000-0002-8642-7923;

³ ORCID: 0000-0001-9129-6932;

^{1, 2, 3} Всероссийский научно-исследовательский институт орошаемого земледелия, Волгоград, Россия

* Корреспондирующий автор (komarova62[at]rambler.ru)

Аннотация

В статье рассмотрены проблемы и пути стабилизации фитосанитарного состояния в орошаемых агроландшафтах. Показано, что орошение является одним из основных факторов, влияющих на стабилизацию фитосанитарной обстановки в агроценозах. В орошаемых агроландшафтах отмечено повышение видового разнообразия энтомокомплексов, формирование полидоминантных энтомологических сообществ и оптимизация их трофической структуры, что определяет устойчивое развитие энтомоценозов. Показано, что формирование устойчивых саморегулируемых комплексов энтомофауны в значительной степени определяется составом культур в севооборотах. При научно обоснованном подборе культур, качественном и своевременном выполнении предусмотренных агротехнических мероприятий в севооборотах с различным насыщением многолетними травами численность фитофагов не превышает экономических порогов вредоносности. Рассмотрено значение многолетних трав как важнейшего источника миграций жужелиц на поля пропашных культур в Нижнем Поволжье.

Ключевые слова: защита растений, энтомокомплексы, видовое разнообразие, агроландшафт, орошение.

WAYS OF STABILIZING ENTOMO-COMPLEXES IN IRRIGATED AGRO-LANDSCAPES IN THE SOUTH EUROPEAN PART OF RUSSIA

Research article

Melikhov V.V.¹, Komarov E.V.², Komarova O.P.^3, *

¹ ORCID: 0000-0002-8240-3385;

² ORCID: 0000-0002-8642-7923;

³ ORCID: 0000-0001-9129-6932;

All-Russian Research Institute of Irrigated Agriculture, Volgograd, Russia

* Corresponding author (komarova62[at]rambler.ru)

Abstract

The article discusses problems and ways of stabilizing the phyto-sanitary condition in irrigated agro-landscapes. It is shown that irrigation is one of the main factors influencing the stabilization of the phyto-sanitary situation in agro-cenoses. Irrigated agro-landscapes led to an increase in the species diversity of entomo-complexes, the formation of poly-dominant entomological communities and the optimization of their trophic structure, which determines sustainable development of entomo-cenoses. It is shown that the formation of stable self-regulating complexes of entomo-fauna is largely determined by the composition of crops in crop rotations. With a scientifically based selection of crops, high-quality and timely implementation of the stipulated agro-technical measures in crop rotations with different saturation of perennial grasses, the number of phytophages does not exceed economic harmfulness thresholds. The relevance of perennial grasses and their role as the most important source of migration of ground beetles to the fields of cultivated crop in the Lower Volga region is considered.

Keywords: plant protection, entomo-complexes, species diversity, agro-landscape, irrigation.

Экологическая безопасность человеческого общества в значительной степени определяется качеством продуктов, употребляемых в пищу. В связи с этим при производстве сельскохозяйственной продукции все более востребованными являются технологии, при которых использование химических средств, в том числе пестицидов для защиты от вредителей, болезней и сорняков максимально ограничено. Поэтому при разработке технологий борьбы с вредными объектами на сельскохозяйственных культурах необходимо максимальное применение биологических методов, предусматривающих использование как естественных популяций полезной энтомофауны, так и применение биологических средств борьбы с вредителями [1]. В связи с этим становится актуальным развитие концепции экологической защиты растений, основная цель которой предполагает создание устойчивых саморегулируемых энтомоценозов за счет повышения численности полезных видов. В экологической защите растений предполагается перенос акцентов на безопасные биологические средства и использование преимущественно организационно-хозяйственных и агротехнических методов. Лишь в случае превышения экономических порогов вредоносности допускается ограниченное применение пестицидов [2], [3].

Важная роль, отводящаяся блоку защиты растений в технологиях возделывания сельскохозяйственных культур, определяется значительной вредоносностью фитофагов, потери урожая от которых могут достигать 30-50, а в отдельных случаях – до 100 % [4], [5].

Особенно актуальна эта проблема в орошаемых условиях. Это связано с получением на орошении более высоких урожаев, при этом экономический эффект системы защиты сельскохозяйственных культур от вредных объектов значительно выше, чем в неорошаемых условиях, а негативные последствия применения пестицидов усиливаются в сравнении с «сухим» земледелием.

По нашему мнению, стратегия и тактика экологизированных систем защиты полевых культур в орошаемых условиях должна базироваться на принципе усиления саморегулирования энтомокомплексов на основе применения агротехнических и организационно-хозяйственных методов, обеспечивающих получение высокого экономического эффекта при обеспечении экологической безопасности природной среды.

В организации экологической защиты растений предусматривается использование всех имеющихся средств и методов борьбы с вредными организмами. В ее основу положена система земледелия (структура посевных площадей, севооборот, обработка почвы, устойчивые сорта и т.д.), разработанная для конкретной природной зоны и обеспечивающая оптимизацию фитосанитарной обстановки. Все защитные мероприятия в этих условиях приобретают вспомогательное значение и направлены на предупреждение появления или подавление очагов повышенной вредоносности фитофагов, против которых агротехнические и организационно-хозяйственные мероприятия оказались недостаточно эффективны. Особое значение это имеет при возделывании сельскохозяйственных культур в орошаемых условиях, поскольку ведущие факторы, влияющие на развитие, численность и вредоносность вредных объектов, обеспеченность растений влагой и питательными веществами, оптимизацию температуры и относительной влажности воздуха в посевах, а, следовательно, повышающие их устойчивость, при этом могут регулироваться человеком в значительно больших пределах, чем на неорошаемых землях [6].

Орошение в аридных ландшафтах является одним из основных факторов, влияющих на стабилизацию фитосанитарной обстановки в агроценозах. Повышение биоразнообразия энтомокомплексов и оптимизация их трофической структуры определяет устойчивое развитие энтомоценозов [6]. На орошаемых полях, согласно данным наших исследований, формируются полидоминантные энтомологические сообщества. В наших исследованиях за период с 1988 по 2017 годы в орошаемых агроландшафтах Нижнего Поволжья зарегистрировано 1712 видов насекомых, из которых 1432 вида отмечены в орошаемых агроценозах полевых культур, 1579 – в зональных и интразональных стациях агроландшафта.

В условиях орошения также существенно изменяется и трофическая структура энтомокомплексов. Нашими исследованиями установлено, что в орошаемых агроландшафтах, по сравнению с неорошаемыми, возрастает численность энтомофагов и паразитов. При этом соотношение между фитофагами и полезной энтомофауной становится более благоприятным: 1:1,9 против 1:6,1 в неорошаемых агроценозах. Согласно данным О.Г. Чамурлиева и др. [7] при отмеченном соотношении в условиях орошения хищники полностью уничтожают вредителей. Соответственно, в агроценозах без орошения естественного регулирования численности фитофагов не происходит, и при превышении экономических порогов вредоносности необходимо применение химических средств борьбы с вредителями.

То есть в орошаемых условиях создается реальная возможность сохранения урожая и снижения пестицидной нагрузки на 40-50 %.

Формирование устойчивых саморегулируемых комплексов энтомофауны в значительной степени определяется составом культур в севооборотах. При научно обоснованном подборе культур, качественном и своевременном выполнении предусмотренных агротехнических мероприятий в севооборотах с различным насыщением многолетними травами, численность фитофагов и количество сегетальной растительности не превышает экономических порогов вредоносности.

Наши исследования показали, что в севооборотах с многолетними травами, в отличие от севооборотов с наличием только пропашных культур, складываются оптимальные условия для обитания энтомофауны. При этом основополагающим фактором, влияющим на видовое разнообразие и динамику численности насекомых, является степень антропогенного воздействия при возделывании различных культур в севообороте.

Многолетнее изучение динамики численности насекомых в агроландшафтах Нижнего Поволжья в 1988-2017 гг. показывает, что в севооборотах с наличием только пропашных культур складывается неблагоприятная фитосанитарная ситуация. В течение вегетационного периода на посевах пропашных постоянно проводятся регулярные обработки почвы; растительный покров, способствующий формированию более «мягкого» микроклимата, необходимого для мезофильных энтомофагов в ранее-весенний период, отсутствует и образуется только к началу лета. Эти причины определяют формирование монодоминантных энтомологических комплексов. Так, согласно результатам наших исследований, в агроценозах кукурузы в различные годы отмечено от 6 до 8 доминантных и субдоминантных видов из 86 в целом на культуре.

Кроме того, в севообороте, включающем только пропашные культуры, вегетационный период которых от посева до уборки длится несколько месяцев весенне-летнего периода, все биологические процессы ежегодно прерываются, способствуя разрегулированию биоценоза и деградации почвы. Биологический цикл развития энтомофагов и паразитов в связи с этим здесь не может быть пройден полностью из-за высокого антропогенного воздействия на экосистему поля.

Среднесезонное обилие полезных насекомых в севооборотах с насыщением многолетними травами значительно (в 2,4-2,7 раза) превышает численность полезной фауны севооборота с наличием только пропашных культур, а вредоносность фитофагов в этом севообороте повышается в 1,3 раза. Соотношение численности энтомофагов и фитофагов составляет здесь от 1:4,7 до 1:6,7, что по данным О.Г. Чамурлиева и др. [7] позволяет считать возможным саморегулирование энтомокомплекса.

Пониженное видовое разнообразие, монодоминантная структура энтомокомплексов, неблагоприятное соотношение численности полезных видов и фитофагов обусловливают неустойчивость энтомокомплексов, формирующихся в севообороте с наличием пропашных, невозможность саморегулирования энтомомокомплекса.

Благоприятные условия для биологического развития полезных видов насекомых создаются в севооборотах с участием многолетних бобовых и мятликовых трав, а также их смесей. Более мезофильные условия обитания, незначительное антропогенное воздействие приводят к увеличению видового разнообразия энтомокомплекса. В агроценозах многолетних бобово-мятликовых смесей нами зарегистрировано 1249 видов насекомых, из которых к доминантам и субдоминантам относятся 72 вида. Такой полидоминантный комплекс обладает способностью саморегулирования, способствуя поддержанию экологического равновесия в агроценозе. Наши исследования показывают, что поля многолетних трав являются важнейшим источником миграций полезных насекомых на поля пропашных, яровых и озимых культур в Нижнем Поволжье.

Результаты исследований показывают также значительное увеличение численности энтомофагов герпетобионтов на орошаемых полевых культурах. Так, по данным учетов ловушками Барбера за 1988-2017 гг. средняя численность жужелиц на орошаемых посевах увеличивается в 2,5-12,4 раз по сравнению с неорошаемыми агроценозами. Среди хищников напочвенного яруса по результатам наших исследований доминируют представители жужелиц: Poecilus cupreus L., Harpalus (Pseudoophonus) rufipes Deg., Bembidion properans Steph., Clivina fossor L., Poecilus nitens Chaud., Harpalus distinguendus Duft. Эти виды, согласно литературным данным, являются активными хищниками многих опасных вредителей полевых культур [8], [9], [10], [11].

Немаловажной в экологизации систем защитных мероприятий является также роль многолетних трав в севооборотах как резервата и стации пережидания такой важной группы энтомофагов-герпетобионтов как жужелицы. Рассмотренные ранее благоприятные условия ведут здесь к увеличению их видового обилия и численности.

Таким образом, можно сделать вывод, что при возделывании сельскохозяйственных культур в условиях орошения основное значение в борьбе с вредными организмами принадлежит агротехническим и организационным способам защиты растений. При этом показана возможность формирования стабильного энтомокомплекса в орошаемых агроценозах с относительно постоянной численностью как вредных, так и полезных видов, резко повышаются активность энтомофагов и их регулирующая роль, оптимизируется фитосанитарная обстановка, создаются реальные предпосылки для снижения объемов применения пестицидов, а во многих случаях и полного отказа от них.

Конфликт интересов Не указан.

Conflict of Interest None declared.

Список литературы / References

1. Семеренко С. А. Экология и защита растений / С. А. Семеренко // Масличные культуры. Научно-технический бюллетень Всероссийского научно-исследовательского института масличных культур. – 2015. – № 4 (164). – С. 103-137.
2. Афонина В. М. Биоразнообразие и экосистема / В. М. Афонина, В. Б. Чернышев // Биоразнообразие и рациональное использование природных ресурсов. Материалы докладов V Всероссийской заочной конференции с международным участием. Махачкала, 25 марта 2017 г. – Махачкала: Дагестанский государственный педагогический университет, 2017. – С. 166-169.
3. Зубков А. Ф. Концепция саморегуляции биоценотических процессов в агроэкосистеме / А. Ф. Зубков // Вестник защиты растений. – 2007. – № 2. – С. 3-24.
4. Санин С. С. Стратегия современной защиты растений при интенсивном зернопроизводстве / С. С. Санин // Вестник аграрной науки. – 2017. – № 3 (66). – С. 35-39.
5. Захаренко В. А. Пестициды в интегрированном управлении фитосанитарными рисками чрезвычайных ситуаций, вызываемых особо опасными вредителями в агроэкосистемах / В. А. Захаренко // Агрохимия. – 2016. – № 4. – С. 25-36.
6. Миноранский В. А. Защита орошаемых полевых культур от вредителей / В. А. Мирноранский. – М. : Агропромиздат, 1989. – 208 с.
7. Чамурлиев, О. Г. Формирование энтомокомплексов в орошаемых севооборотах / О. Г. Чамурлиев, А. В. Ломтев, О. П. Козенко // Земледелие. – 1999. – № 6. – С. 20.
8. Комаров Е. В. Состав и структура сообществ жесткокрылых насекомых (Сoleoptera) как показатель состояния степных экосистем юго-востока европейской части России / Е. В. Комаров, Н. С. Калюжная, Л. Б. Черезова // Степи Северной Евразии: стратегия сохранения природного разнообразия и степного природопользования в XXI веке. Материалы международного симпозиума (Оренбург, 31 декабря – 1 января 2000 г.) – Оренбург, 2000. – С. 189-190.
9. Комаров Е. В. Состав, структура, распределение герпетобионтных жесткокрылых (Coleoptera) в орошаемом агроландшафте / Е. В. Комаров, Т. Л. Карпова // Фундаментальные исследования. – 2014. – № 12-11. – P. 2350-2356.
10. Yamazaki, K. Ground beetles (Coleoptera : Carabidae) and other insect predators overwintering in arable and fallow fields in central Japan / K. Yamazaki, S. Sugiura, K. Kawamura // Applied entomology and zoology. – 2003. – Т. 38. – Issue 4. – Pp. 449-459.

Список литературы на английском языке / References in English

1. Semerenko S. A. Jekologija i zashhita rastenij [Ecology and plant protection] / S. A. Semerenko // Maslichnye kul'tury. Nauchno-tehnicheskij bjulleten' Vserossijskogo nauchno-issledovatel'skogo instituta maslichnyh kul'tur [ Scientific and technical bulletin of the All-Russian Scientific Research Institute of Oilseeds]. – 2015. – № 4 (164). – P. 103-137. [in Russian]
2. Afonina V. M. Bioraznoobrazie i jekosistema [Biodiversity and ecosystem] / V. M. Afonina, V. B. Chernyshev // Bioraznoobrazie i racional'noe ispol'zovanie prirodnyh resursov. Materialy dokladov V Vserossijskoj zaochnoj konferencii s mezhdunarodnym uchastiem [Biodiversity and rational use of natural resources. Materials reports V All-Russian absentee conference with international participation]. Mahachkala, March, 25, 2017. – Mahachkala: Dagestan State Pedagogical University, 2017. – P. 166-169. [in Russian]
3. Zubkov A. F. Koncepcija samoreguljacii biocenoticheskih processov v agrojekosisteme [The concept of self-regulation of biocenotic processes in the agroecosystem] / A. F. Zubkov // Vestnik zashhity rastenij [Bulletin of plant protection]. – 2007. – № 2. – P. 3-24. [in Russian]
4. Sanin S. S. Strategija sovremennoj zashhity rastenij pri intensivnom zernoproizvodstve [Strategy of modern plant protection in intensive grain production] / S. S. Sanin // Vestnik agrarnoj nauki [Bulletin of agricultural science]. – 2017. – № 3 (66). – S. 35-39. [in Russian]
5. Zaharenko V. A. Pesticidy v integrirovannom upravlenii fitosanitarnymi riskami chrezvychajnyh situacij, vyzyvaemyh osobo opasnymi vrediteljami v agrojekosistemah [Pesticides in integrated management of phytosanitary risks of emergency situations caused by particularly dangerous pests in agroecosystems] / V. A. Zaharenko // Agrohimija [Agrochemistry]. – 2016. – № 4. – P. 25-36. [in Russian]
6. Minoranskij V. A. Zashhita oroshaemyh polevyh kul'tur ot vreditelej [Protection of irrigated field crops from pests] / V. A. Mirnoranskij. – M. : Agropromizdat, 1989. – 208 p. [in Russian]
7. Chamurliev, O. G. Formirovanie jentomokompleksov v oroshaemyh sevooborotah [Formation of entomocomplexes in irrigated crop rotations] / O. G. Chamurliev, A. V. Lomtev, O. P. Kozenko // Zemledelie [Agriculture]. – 1999. – № 6. – P. 20. [in Russian]
8. Komarov E. V. Sostav i struktura soobshhestv zhestkokrylyh nasekomyh (Soleoptera) kak pokazatel' sostojanija stepnyh jekosistem jugo-vostoka evropejskoj chasti Rossii [Composition and structure of Coleoptera (Coleoptera) communities as an indicator of the state of steppe ecosystems in the South-East of the European part of Russia] / E. V. Komarov, N. S. Kaljuzhnaja, L. B. Cherezova // Stepi Severnoj Evrazii: strategija sohranenija prirodnogo raznoobrazija i stepnogo prirodopol'zovanija v XXI veke. Materialy mezhdunarodnogo simpoziuma [Steppes of Northern Eurasia: the strategy of maintaining a natural variety and steppe environmental management in the 21st century. Materials of the international symposium] (Orenburg, December, 31 – January, 1, 2000) – Orenburg, 2000. – P. 189-190. [in Russian]
9. Komarov E. V. Sostav, struktura, raspredelenie gerpetobiontnyh zhestkokrylyh (Coleoptera) v oroshaemom agrolandshafte [Composition, structure, distribution of herpetobiont beetles (Coleoptera) in irrigated agrolandscape] / E. V. Komarov, T. L. Karpova // Fundamental'nye issledovanija [Fundamental researches]. – 2014. – № 12-11. – P. 2350-2356. [in Russian]
10. Yamazaki, K. Ground beetles (Coleoptera : Carabidae) and other insect predators overwintering in arable and fallow fields in central Japan / K. Yamazaki, S. Sugiura, K. Kawamura // Applied entomology and zoology. – 2003. – Т. 38. – Issue 4. – P. 449-459.