Добавил:
ivanov666
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз:
Предмет:
Файл:Агроэкология. Учебное пособие
.pdf
верткой, использование бобовых культур на зеленые удобрения
снижает численность популяций грибов и нематод, подсев бобовых культур к кукурузе, капусте, томату подавляет сорняки.
Особого внимания при конструировании агроэкосистем заслуживают растения-репелленты, выделяющие отпугивающие
насекомых вещества. Так, возделывание злаковых трав вокруг
посевов фасоли снижает их поражение цикадками. Перспективны и культуры
-«ловушки».
Например, для борьбы со свекловичной нематодой используют pанние посевы крестоцветных с последующей их запашкой. В условиях поликультуры нередко снижается поражение
культивируемых растений возбудителями болезней и вирусами вследствие меньших темпов накопления и распространения инокулюма и вирусов под влиянием микроклимата – изменения влажности, температуры, освещенности.
Конструирование агроэкосистемы
по принципу севооборота, т.е. последовательного возделывания разных культур во
времени и пространстве, оказывает решающее влияние не
только на плодородие почвы, но и на выживание фитопатогенов, нематод, насекомых, сорняков.
В качестве действенного средства борьбы с вредными организмами издавна используются и разные способы обработки
почвы. В этой связи необходимо
учитывать, что переход, например, к минимальной обработке почвы приводит к такому
изменению видового состава сорняков, при котором получают
широкое распространение ботанически близкие к возделываемой культуре виды сорной растительности. Поскольку в растительных остатках, сохраняющихся на поверхности почвы,
создаются лучшие условия для выживания, роста и размножения фитопатогенов, вероятность
возникновения эпифитотий
возрастает. При минимальной обработке повышается выживание и насекомых-вредителей, возрастает их разнообразие. В то
же время снижение температуры (на 1–4 °С) и большая влажность почвы в данных условиях уменьшают поражение растений кукурузы стеблевой гнилью. Показано также, что пожнивная солома (мульча) снижает численность белокрылки, являющейся переносчиком
вируса. В целом минимальная обработка
почвы приближает агроценозы к естественным экосистемам,
способствуя не только сохранению органических веществ, но
и активации почвенных микроорганизмов и беспозвоночных.
Многочисленные данные свидетельствуют о том, что в
условиях использования высоких доз азотных удобрений, оро-
131
шения и потенциально высокоурожайных сортов и гибридов
(конкурентоспособность которых обычно снижена) существен-
ное уменьшение урожайности связано с засоренностью полей.
К числу особо вредоносных для сельскохозяйственных
культур относится около 250 видов сорняков, обычно характеризующихся высокой семенной продуктивностью, а также
способностью сохранять жизнеспособность семян в течение
десятков лет. Наибольший вред сорняки наносят
в первую
треть вегетации культивируемых растений.
Многие сорняки являются резерваторами вредителей. Так,
более 70 семейств членистоногих, поражающих культивируемые
виды растений, используют сорняки в качестве кормовой базы.
В то же время и полезная энтомофауна нередко приурочена
к сорным растениям. Причем имеющиеся данные свидетельствуют о том, что массовое распространение сельскохозяйственных вредителей с
большей вероятностью происходит на
незасоренных, чем на засоренных, полях. Поэтому зависимость урожайности от плотности популяций сорняков оказывается не линейной, а сигмоидальной: низкая плотность популяции сорняков обычно не влияет на урожайность, а некоторые виды сорняков даже стимулируют рост растений-хозяев.
Необходим системный подход к управлению динамикой
численности
популяций сорняков. В частности, следует учитывать разную конкурентоспособность зерновых колосовых
культур (овес > пшеница > ячмень), которая может быть усилена за счет большей густоты стояния растений и прежде всего большей нормы высева.
В настоящее время все более утверждается мнение, что
борьба с сорняками должна быть интегрированной, причем
ориентирующейся на сохранение
численности сорняков в пределах экономически допустимого порога их вредоносности.
Такой подход к борьбе с сорной растительностью включает
использование севооборотов, покровных культур и мульчирования, регулирование водного режима, азотного баланса, плотности посева, приемов обработки почвы и агротехники (сроки
посева, культивации, сочетание видов и сортов с разной скороспелостью и,
наконец, применение гербицидов). В агроценозах необходимо значительно усилить эколого-ценотический
контроль, используя гербициды в основном для изменения характера взаимоотношений между культурными и сорными
растениями, усиливая эдификаторную роль первых и ослабляя
конкурентную способность вторых.
132
Переход к использованию пестицидов с учетом экономически допустимого порога вредоносности предполагает полный
отказ от «слепых» и «профилактических» обработок посевов.
В специально проведенных опытах были установлены количественные связи между плотностью популяции сорняков, степенью поражения культивируемых растений и экономически
допустимым порогом вредоносности.
Использование химических средств защиты считается обоснованным, если
к моменту обработки, например сахарной
свеклы, на каждом растении, находящемся в стадии 4-го листа, уже имеется по 6–8 яиц свекольной мухи; на зерновых
культурах – при 3 особях тли на каждом колосе в период полного цветения или 5 – во время образования зерна; при поражении 30 % поверхности листа шведской мухой и т.д.
Считается, что чем выше урожайность, тем ниже экономически оправданный порог вредоносности и, следовательно,
увеличивается потребность применения средств защиты растений. Так, при урожайности пшеницы 55 ц/га химическая обработка экономически выгодна в том случае, если плотность
популяции тли составляет 17 насекомых на соломину, а при
75 ц/га – уже при 4 вредителях
на соломину. Причем с ростом
урожайности зерновых культур увеличивается вероятность их
поражения вредителями и болезнями, т.е. создается ситуация
порочного круга («пестицидного синдрома»), при которой односторонняя ориентация на химические средства защиты растений требует все большего их применения. Более того, расчеты порога экономически допустимого вреда с позиций толь-
окупаемости затрат предполагают, что с ростом урожайно-
ко
сти становится «выгодным» применять химические средства
защиты даже при незначительной плотности вредителей и возбудителей болезней. Поэтому в расчетах порога допустимого
вреда наряду с экономическими показателями должна учитываться и экологическая ситуация, т.е. гарантированная защита
окружающей среды от загрязнения.
В целом же
использование прогноза экономически допустимых порогов вредоносности позволяет сократить число химических обработок. Так, если первые симптомы заражения
растений ярового ячменя мучнистой росой становятся заметными уже спустя 30 дней после появления всходов, то вероятность массового поражения посева наибольшая. Если же признаки заболевания проявляются позже указанного срока – от
химической обработки
можно отказаться. Благодаря предвари-
133
тельному определению содержания зооспорангий пероноспоры хмеля в воздухе удало с ь сократить число химических обработок этой культуры в Германии с 14 (от 10 до 20) до 8.
К настоящему времени разработаны весьма надежные методы прогноза динамики численности популяций насекомых и
возбудителей болезней. Например, в Голландии с 1977 г. функционирует система прогнозирования динамики численности
возбудителей
щая методы математического моделирования. Аналогичные
системы имеются в Великобритании, Швейцарии и Бельгии.
На основе данных о численности популяции паразитов и фактически складывающихся погодных условиях с помощью наблюдений и автоматически действующей дистанционной аппаратуры здесь разрабатываются прогнозы распространения
вредных видов и комплексные меры
Причем химическая защита проводится лишь при достижении
хозяйственно опасной численности вредных организмов («порога вредоносности»). Заметим, что в США в 1979 г. была создана межправительственная комиссия по координации интегрированной защиты агроценозов, а в большинстве стран
функционируют службы сигнализации появления болезней и
вредителей, благодаря чему удалось значительно уменьшить
масштабы
в Западной Швейцарии за счет использования интегрированных методов защиты число обработок посевов инсектицидами
снижено с 7 до 4, а фунгицидами (против парши и мучнистой
росы) – с 13 до 11.
болезней и вредителей на пшенице, использую-
защиты агроэкосистем.
загрязнения окружающей среды пестицидами. Так,
9.3. Биологические методы защиты растений
в агроэкосистемах
Еще в 1930-х гг. ХХ в. внимание исследователей привлекли
возможности практического использования биологических
методов защиты растений. Гессенская мушка, озимая совка и
луговой мотылек подвергаются нападению со стороны соответственно 10, 30 и 41 видов насекомых, которые могут поражать растительноядный вид на всех стадиях его развития.
Причем популяции хищных насекомых-полифагов при резком
количественном
одного или нескольких видов-хозяев сосредоточиваются на
других вредных видах. Так, в числе хозяев тахины насчитывается несколько десятков видов чешуекрылых.
134
уменьшении и даже полном уничтожении
На характер взаимоотношений растений, вредного вида насекомых и энтомофагов влияет каждый из компонентов биоценоза. Например, Trichogramma evanscens заражает 80–90 %
яиц хлопковой совки (Helionthis obsoleta) на хлопчатнике, тогда как железистые волоски, густо покрывающие стебель и
листья нута, оказываются для трихограммы непреодолимым
препятствием. Поэтому выращивать хлопчатник и нут на соседних полях нежелательно
, поскольку последний в условиях
использования трихограммы оказывается источником для постоянной миграции совки на посевы хлопчатника.
Снижение численности популяций растительноядного вида
насекомых сопровождается уменьшением численности соответствующего хищника лишь в том случае, если оба вида являются
монофагами. Динамика популяции хищника зависит не только
от численности растительноядных видов, но и от
количества
собственных врагов (вторичных паразитов), особенностей
растения-хозяина и факторов абиотической среды. Характерно,
что в интенсивных агроэкосистемах Молдовы отмечено снижение численности полезных животных, в том числе пчелиных,
мух-тахин, наездников, кокцинелид, жужелиц, муравьев, хищных клещей-фитосбеидов, насекомоядных птиц, млекопитающих при одновременном усилении агрессивности вредных видов: листоверток, тлей
, клещей, мышевидных грызунов.
В настоящее время в мире для биологической защиты агроценозов наряду с микробными инсектицидами используется
около 300 видов энтомофагов. Однако с их помощью удается
защитить агроценозы лишь от 150–200 вредных видов насекомых из 10 тыс.
Особенно эффективно применение биометодов в крупных
специализированных хозяйствах. Увеличение доли многолетних бобовых культур (
люцерны, клевера и др.) в севооборотах,
создание лесополос и ремиз, увеличение видового разнообразия агроэкосистем обеспечивают условия для размножения
полезных насекомых (в том числе энтомофагов), т.е. позволяют максимально использовать фактор биологического контроля за поддержанием экологического равновесия.
Существенное значение в системе интегрированной защи-
ты агроэкосистем имеет и сохранение орнитофауны
. При этом
за счет птиц можно почти на 70 % уменьшить численность
вредных насекомых, а следовательно, значительно сократить
число химических обработок (особенно в период миграции
135
вредителей). Так, лишь один выводок перепелов, поселившихся на поле сахарной свеклы, очищает эту культуру от свекловичного долгоносика на площади до 10 га.
9.4. Оптимизация фитосанитарного состояния агроэкосистем
В оптимизации фитосанитарного состояния агроэкосистем
важную роль играет их конструирование, позволяющее обеспечить целенаправленное регулирование динамики популяций полезной орнито- и энтомофауны, а также почвенной зоофауны.
При создании полифункциональных лесополос необходимо
учитывать адаптивные особенности, фенологию и первичную
продуктивность каждого из древесных, кустарниковых и травянистых видов растений.
Видовая структура севооборотов
носы, а также виды растений – «биологические санитары» почвы. Показано, например, что семенная продуктивность люцерны находится в прямой зависимости от пчелиных, которые образуют крупные поселения возле полей люцерны и даже на самих
полях при разреженном травостое. Причем сложные по сортовому составу посевы люцерны обладают
повреждающему действию листогрызущих насекомых.
При использовании сортовых смесей озимой и яровой пшеницы растения не повреждаются ячменной мухой, что позволяет повысить урожайность на 38,8 %.
Возделывание репеллентных культур (полынь, шалфей,
чеснок и др.) в посевах овощных приводит к уменьшению количества вредных насекомых.
Смена агротехнических приемов, а также различные
логии обработки почвы позволяют регулировать численность
и вредоносность насекомых. Если внесение высоких доз азота
повышает восприимчивость пшеницы и ячменя к мучнистой
росе и ржавчине, картофеля к макроспорозу, фитофторозу и
парше, а загущение посадок фруктовых деревьев, залужение
междурядий, орошение способствуют более сильному развитию мучнистой росы, парши и других заболеваний,
дение севооборота, внесение необходимых доз калийных удобрений, оптимизация азотного и водного баланса почвы повышают устойчивость культивируемых растений к поражению
вредными видами. Широкое использование разовой уборки
сельскохозяйственных культур уменьшает запас пищи для вре-
должна включать нектаро-
большей устойчивостью к
техно-
то соблю-
136
дителей и патогенов, прерывает цикл их развития. Синхронизация активности корневой системы растений и почвенных
микроорганизмов позволяет снизить потери питательных веществ из почвы.
Массовое поражение сельскохозяйственных культур в интенсивных агроэкосистемах, с одной стороны, а также тщательное изучение причин экологического равновесия в естественных фитоценозах – с другой, заставили большинство
стов к концу 1950-х гг. ХХ в. пересмотреть стратегию и такти ку
борьбы с вредителями и болезнями. Было показано, что за счет
формирования гетерогенной видовой и сортовой структуры агроэкосистем удается значительно повысить их экологическую
устойчивость. В области селекции растений основное внимание стали уделять созданию сортов с горизонтальной, или
левой устойчивостью, препятствующей образованию новых
рас патогенов. Аналогичную роль выполняют многолинейные
и синтетические сорта, а также смешанные посевы. Для некоторых регионов (например, для Северной Америки) были разработаны континентальные программы, предусматривающие
использование десяти генов, обеспечивающих вертикальную
устойчивость растений овса к листовой ржавчине.
Однако даже сорта с горизонтальной устойчивостью
тивостоят лишь среднему давлению возбудителей и поэтому в
годы массового поражения для их защиты должны быть использованы химические средства.
О необходимости перехода именно к интегрированной защите растений свидетельствуют и расчеты, согласно которым
для выведения устойчивых сортов (гибридов), например кукурузы, необходимо затратить 65 человеко-лет, пшеницы – 51,
хлопчатника – 46, овощных культур
12 человеко-лет. Поэтому защита агроценозов от вредителей,
болезней и сорняков должна рассматриваться как часть системы управления экологическим равновесием агроэкосистемы
в целом.
– 35, картофеля – 20, овса –
специали-
по-
про-
Глава 10
МЕТОДИЧЕСКИЕ ОСОБЕННОСТИ ПРОВЕДЕНИЯ
АГРОЭКОЛОГИЧЕСКОГО МОНИТОРИНГА
10.1. Агроэкологический мониторинг
в интенсивном земледелии
Агроэкологический мониторинг является важной составляющей общей системы мониторинга и представляет собой
общегосударственную систему наблюдений и контроля за состоянием и уровнем загрязнения агроэкосистем (и сопредельных с ними сред) в процессе интенсивной сельскохозяйственной деятельности.
Его основная конечная цель – создание высокоэффективных, экологически сбалансированных агроценозов на основе
рационального использования и
ства природно-ресурсного потенциала, грамотного применения средств химизации и т.д.
В задачи агроэкологического мониторинга входят:
организация наблюдений за состоянием агроэкосистем;
получение систематической объективной и оперативной
информации по регламентированному набору обязательных
показателей, характеризующих состояние и функционирование основных компонентов агроэкосистем;
оценка получаемой информации;
прогноз
ноза или их системы в ближайшей и отдаленной перспективе;
выработка решений и рекомендаций; консультации; предуп-
реждение возникновения экстремальных ситуаций и обоснование путей выхода из них; направленное управление эффективностью агроэкосистем.
Основные принципы агроэкологического мониторинга
следующие.
1. Комплексность, т.е. одновременный контроль за тремя
группами показателей, отражающими наиболее существенные
особенности вариабельности агроэкосистем (показатели ранней диагностики изменений; показатели, характеризующие сезонные или краткосрочные изменения; показатели долгосрочных изменений).
возможного изменения состояния данного агроце-
расширенного воспроизвод-
138
2. Непрерывность контроля за агроэкосистемой, предусматривающего строгую периодичность наблюдений по каждому
показателю с учетом возможных темпов и интенсивности его
изменений.
3. Единство целей и задач исследований, проводимых разными специалистами (агрометеорологами, агрохимиками, гидрологами, микробиологами, почвоведами и т.д.) по согласованным программам под единым научно-методическим руководством.
Системность исследований, т.е. одновременное исследо-
4.
вание блока компонентов агроэкосистемы: атмосфера – вода –
почва – растение – животное – человек.
6. Достоверность исследований, предусматривающая, что
точность их должна перекрывать пространственное варьирование, сопровождаться оценкой достоверности различий.
7. Одновременность (совмещение, сопряженность) наблюдений по системе объектов, расположенных в различных природных зонах.
В агроэкологическом мониторинге выделяются
две взаимосвязанные по информационной базе подсистемы: научная и
производственная.
Научной базой подготовки исходных данных для применения технологических решений является полигонный агроэкологический мониторинг. Такой мониторинг может осуществляться
на делянках длительных опытов, постоянных участках слежения, реперных точках. При условии оснащения современными
приборами и оборудованием он позволяет проводить фундаментальные исследования по широкому спектру вопросов.
Производственная подсистема включает мониторинг всех
используемых сельскохозяйственных площадей страны по сравнительно небольшому набору показателей через 5–15 лет и позволяет получить надежную систему сроковых характеристик.
Единая система агроэкологического мониторинга дает возможность сосредоточить усилия различных организаций для
всесторонних наблюдении и последующей пространственной
оценки экологического состояния
земель и других базовых
элементов агроэкосистем. На этой основе разрабатывается достаточно объективная система информации для решения кратковременных и долговременных агроэкологических задач.
Основные принципы организации полигонного агро-
экологического мониторинга. В качестве полигонов для агро-
экологического мониторинга используют длительные опыты
139
географической сети. Целесообразность использования таких
полигонов определяется тем, что они, как правило, отражают
систематическое воздействие на почву и другие компоненты
экосистемы наиболее широко распространенного техногенного фактора – удобрений и пестицидов, проводятся в строгом
соответствии с требованиями единой методики на фоне высокой агротехники, рекомендуемой зональными системами земледелия. При этом широкий
набор вариантов с различной химической нагрузкой позволяет в конечном счете установить
экологически оптимальные системы удобрений и средств защиты для конкретных почвенно-климатических условий, разработать обоснованные нормативы нагрузок, уточнить ПДК
и т.д. Таким образом, необходимым (да и, пожалуй, неизбежным) процессам химизации можно придать надлежащую экологичность.
Использование в качестве полигонов агроэкологического
мониторинга опорных базовых вариантов длительных опытов
направлено на эколого-агрохимическую оценку:
различного насыщения почв минеральными удобрениями
(особенно азотными);
использования химических средств защиты растений,
стимуляторов роста и т.д.;
применения мелиорантов (извести, гипса и др.);
органических удобрений, растительных остатков проме-
жуточных культур,
биологических (без или с минимальным использованием
сидератов;
средств химизации) систем земледелия.
Один из методических приемов изучения природной среды – разделение ее на определенные подсистемы (блоки) в зависимости от целей эксперимента. В качестве изучаемых вариантов, например, целесообразно использовать принятые системы земледелия, обеспечивающие различные уровни продуктивности агроэкосистемы. В
учреждениях, имеющих
хорошую опытную базу для разработки новых, более совершенных, позволяющих выйти на заданную продуктивность
систем земледелия, агроэкологические проблемы можно решить более масштабно. Такой полигон состоит из трех-четырех
вариантов с различными системами земледелия, насыщенностью удобрениями и средствами защиты растений и др. Набор же вариантов при
проведении агроэкологического мониторинга обязательно должен охватывать весь спектр исследуемых уровней продуктивности (как оптимальных, так и экстремальных). В частности, вариант:
140
Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]