Бесплатный автореферат и диссертация по биологии на тему
Экологически безопасная система регулирования численности листогрызущих насекомых в агроценозе капустного поля
ВАК РФ 03.00.16, Экология
Автореферат диссертации по теме "Экологически безопасная система регулирования численности листогрызущих насекомых в агроценозе капустного поля"
од
На правах рукописи
ОСИНЦЕВА ЛЮБОВЬ АНАТОЛЬЕВНА
ЭКОЛОГИЧЕСКИ БЕЗОПАСНАЯ СИСТЕМА РЕГУЛИРОВАНИЯ ЧИСЛЕННОСТИ ЛИСТОГРЫЗУЩИХ НАСЕКОМЫХ В АГРОЦЕНОЗЕ КАПУСТНОГО ПОЛЯ
03.00.16 - экология
Автореферат
диссертации на соискание ученой степени доктора биологических наук
Новосибирск, 1998
Работа выполнена в Новосибирском государственном аграрном университете
Научный консультант - доктор биологических наук, профессор Штерншнс М.В. Официальные оппоненты:
доктор биологических наук,профессор, заслуженный деятель науки Тувы, заслуженный деятель науки РФ Гукасян А.Б., доктор биологических наук Харитонов АЛО.,
доктор биологических наук .профессор Тарасенко Н.Д.
Ведущая организация - Государственный научный центр вирусологии и биотехнологии «ВЕКТОР»
Защита диссертации состоится_ 1998 г. в_часов
на заседании диссертационного совета_Д 120.32.02_
при Новосибирском государственном аграрном университете (НГАУ) ( 630039, г.Новосибирск, ул.Добролюбова, 160)
С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке НГАУ
Автореферат разослан_1998 г.
Ученый секретарь диссертационного совета . ^ ^ /
Кочнев Н.Н.
1.0БЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ
1.1.Актуальность работы. В настоящее время развивается концепция фитоса-нитарной стабилизации агробиоценозов, в основе которой лежит экосистемный подход (Новожилов, 1996). Это вызвано, в частности, необходимостью предотвращения негативных последствий широкого использования инсектицидов, что приводит к загрязнению почвы, воды и получаемой продукции ядовитыми веществами, к формированию популяций, устойчивых к воздействию ядохимикатов, к замещению вида, против которого ведется борьба, другим, более устойчивым, менее изученным и потому хуже поддающимся сдерживанию, и, наконец, это ведет к вспышкам массового размножения фитофагов из-за уничтожения их естественных врагов. Интересы сохранения здоровья человечества и поддержания жизнеобеспечивающих систем биосферы стимулируют поиск экологически более приемлемых методов регулирования численности насекомых, особенно при возделывании овощных культур, потребляемых в свежем виде.
Капуста белокочанная является одной из ведущих овощных культур в Западной Сибири, занимая до 60% площадей овощного поля, и более других страдает от листогрызущих насекомых. Возделывание капусты в водоохранных зонах, в пригородах крупных промышленных центров и на других природоохранных территориях, а также потребление продукции в свежем виде, определяют актуальность санитарно-гигиенических и экологических проблем при организации защиты культуры от фитофагов.
В восьмидесятые годы была доказана целесообразность замены инсектицидов на биологические препараты для контроля численности гусениц на посадках капусты (Штерншис, 1985). Однако, остается нерешенной проблема оптимизации внесения микробных агентов в агроценоз, которая базируется на изучении факторов, характеризующих поведение энтомопатогенов при их использовании в качестве природных агентов регулирования численности фитофагов, то есть в процессе диспергирования биопрепарата, сохранности в окружающей среде и при взаимодействии с насекомым-хозяином. Не решен вопрос экологически безопасного регулирования численности земляных блошек, поэтому в рассадный период развития культуры, когда проективное покрытие почвы листовой поверхностью минимально, используются инсектициды. Это оказывает отрицательное влияние на энтомофагов как естественных регуляторов в агроценозе популяций консументов первого порядка. Решение перечисленных проблем определяет возможность реализации стратегии фитосанитар-ной оптимизации агроценоза капустного поля.
Разработка экологически безопасной системы защиты капусты белокочанной от листогрызущих насекомых является актуальной проблемой, решение которой должно быть основано на изучении и использовании биоценотических связей и взаимоотношений, существующих в агроценозе и определяющих динамику популяций фитофагов, а так же на использовании методов и техниче-
ских достижений, которые совместимы с пошггием экологической безопасности.
1.2.Цель и задачи исследований. Целью наших исследований явилось биологическое обоснование и разработка экологически безопасной защиты капусты белокочанной от листогрызущих насекомых в лесостепи Приобья. Для реализации данной проблемы необходимо было решение следующих задач:
- изучить эколого-биологические особенности листогрызущих насекомых на капусте белокочанной в лесостепной зоне Приобья;
- провести подбор, оценку и изучить влияние ловчей культуры на динамику популяций земляных блошек в агроценозе капустного поля;
- разработать технологию использования ловчих культур для предотвращения вредоносности крестоцветных блошек;
- определить основные факторы, обуславливающие эффективное применение микробиометода на посадках капусты на основе изучения триотрофа «энтомопатоген-насекомое-растение»;
- выявить характер воздействия экологически безопасных препаратов на гусениц капустной совки и их влияние на популяции других листогрызущих насекомых;
- разработать технологию применения экологически безопасных средств против листогрызущих гусениц на капусте;
- выявить основные факторы, определяющие поведение энтомопатогенов в процессе диспергирования бактериальных препаратов при внесении их в аг-роценоз;
- установить основные технологические требования нанесения бактериальных препаратов на растения;
- оценить влияние основных элементов разработанной системы защиты капусты от фитофагов на нецелевые объекты агроценоза капустного поля.
1.3.Научная новизна состоит в био-экологическом обосновании системы защиты капусты белокочанной от листогрызущих насекомых с полным исключением применения инсектицидов на защищаемой культуре, обеспечивающей максимальную реализацию естественных механизмов регулирования численности фитофагов в агроценозе. Впервые предложено использование метода ловчих культур, микробиометода и приемов получения здоровой рассады в системе контроля фитофагов, обеспечивающей фитосанитарную стабилизацию агроценоза.
Изучен видовой состав земляных блошек, видовая структура и динамика популяций листогрызущих насекомых в агроценозах капустного поля лесостепной зоны Приобья.
Впервые реализован подход, основанный на повышении растительного разнообразия агроценоза, обеспечивающий его фитосанитарную стабилизацию и предотвращение вредоносности земляных блошек. Установлено влияние ловчей культуры на формирование популяций фитофагов в агроценозе капустного поля.
Выявлены основные факторы, определяющие эффективное использование биопрепаратов, в частности - микробных аэрозолей, в регулировании численности и вредоносности листогрызущих гусениц, на основе изучения триотрофа "энтомопатоген-фитофаг-растение".
Определены пути оптимизации микробиологического контроля популяций чешуекрылых.
Проведена экологическая оценка технических средств диспергирования биопрепаратов, в том числе - аэрозольного генератора.
1.4.Практическая значимость и реализация результатов исследований. На основании проведенных исследований разработана система защиты капусты белокочанной от вредителей без ущерба для окружающей среды и здоровья людей и без снижения урожайности при возделывании в природоохранных зонах. Установлены, исходные требования на технологический процесс нанесения биопрепаратов на растения..По результатам исследований опубликованы рекомендации "Применение аэрозолей биопрепаратов против вредителей капусты" (1988г.), "Защита капусты белокочанной от вредителей, болезней и сорняков в природоохранных зонах возделывания лесостепи Приобья"(1995г), "Исходные требования на технологический процесс нанесения биопрепарата на растения" (1990г.), выпущены информационные листки "Применение лепидо-цида в борьбе с листогрызущими вредителями капусты" (1984 г.) и "Применение биопрепаратов на овощных культурах с помощью аэрозольного генератора"(1985г.). Впервые показана возможность применения бактериального препарата для подавления вспышек массового размножения лугового мотылька, что послужило основанием для включения лепидоцида в "Список препаратов, разрешенных для применения в сельском хозяйстве" против гусениц лугового мотылька. Микробные аэрозоли применялись для защиты посадок капусты в совхозах Обский, Бердский и в ОПХ Элитное. Природоохранная система защиты капусты от вредителей внедрена в ОПХ Элитное. Учебное пособие "Природоохранная система защиты капусты белокочанной от вредных организмов" (1996г.) используются в учебном процессе Новосибирского аграрного университета.
1.5.Апробация и публикации результатов исследований. Основные положения работы были доложены на шестом Съезде энтомологов Сибири (г.Новосибирск,1985г.), на Всесоюзной конференции по микробиологическим средствам защиты растений (г.Новосибирск, 1985 г.), на Международном симпозиуме по микробным пестицидам (Пловдив, 1988 г.), на Всесоюзной конференции молодых ученых "Актуальные вопросы интенсификации сельского хозяйства" (г. Новосибирск, 1989г.), на научно-производственной конференции "Биологический метод защиты растений" (г.Минск, 1990г.), на конференции молодых ученых "Экологические проблемы защиты растений" (г.Ленинград, 1990 г.), на научно-практической конференции Новосибирского аграрного университета (1991 г.).
Содержание работы отражено в 38 публикациях.
1.6,Объем и структура диссертации. Текст диссертации изложен на 355 страницах машинописного текста и включает введение, изложение методических подходов к решению поставленных задач, шесть глав собственных исследований, заключение, выводы, предложения производству, содержит 87 таблиц, 50 рлсунков, в том числе 20 оригинальных фотографий. Список литературы состоит из 460 наименований, в том числе 166 на иностранных языках.
1.7. Основные защищаемые положения.
- Экологические основы регулирования популяций земляных блошек и листогрызущих гусениц в агроценозах капустного поля.
- Эффективность метода ловчих культур для защиты капусты белокочанной от земляных блошек.
- Оптимизация микробиологического метода регулирования популяций чешуекрылых в агроценозе капустного поля за счет препаративных форм бактериальных препаратов, совместного их использования с ингибиторами синтеза хитина и технологии их применения в виде микробных аэрозолей.
- Экология энтомопатогенов при диспергировании бактериальных препаратов.
-Эффективность и экологическая безопасность разработанной системы регулирования численности насекомых фитофагов на посадках капусты белокочанной в лесостепи Приобья.
2.МЕТОДИЧЕСКИЕ ПОДХОДЫ К РЕШЕНИЮ ПОСТАВЛЕННЫХ ЗАДАЧ
В качестве концептуальной основы решения экологических проблем в области защиты растений предлагается создание экологически безопасных систем защиты от фитофагов на основе изучения и использования существующих в агроценозе биоценотических связей и взаимоотношений, формирующих динамику их популяций и поддающихся регулированию. Общая схема эколого-биологического обоснования разработанной системы защиты капусты белокочанной от фитофагов представлена на рис.1. Исследования проводились в период с 1981 по 1995 годы на производственной базе совхозов Обский, Бердский и ОПХ Элитное Новосибирской области, расположенных в лесостепной зоне Приобья.
2.1. ОБЪЕКТЫ ИССЛЕДОВАНИЯ. Объектами исследования являлись листогрызущие вредители капусты белокочанной (Brassica oleracea var. capitata), возделываемой по рассадной технологии на поливе, раннего (Номер Первый) и среднепозднего (Подарок) сортов: земляные блошки рода Phyllotreta (Coleóptera: Chrysomelidae), листогрызущие гусеницы совок (Noctuidae), белянок (Pieridae) и молей (Plutellidae). Энтомофаги агроценоза капустного поля из семейств Braconidae (Hymenoptera) и Tachinidae (Diptera).
В качестве ловчей культуры для жуков использовали горчицу сарептскую (Brassicae juncea var. sareptana) и редьку масличную (Raphanus sativa covar.oleifer).
видовои состав
сезонная динамика
динамика популяций
Земляные блошки
пищевое поведение
вредоносность
пространственно-
временное распределение в агроценозе
технология влияние
примене- на ком-
ния поненты
метода агроце-
ноза
Био-экологические особенности листогрызущих насекомых агроценоза капустного поля
Листогрызущие гусеницы
Экологически безопасные приемы регулирования численности фитофагов
Ловчие культуры
Здоровая рассада
эффективость ризоплана
Пассивный
биометод
(активизация
деятельности
энтомофагов)
Капустная совка
характер воздействия биопрепарата
вредоносность
Микробиометод (энтомопатогенные бактерии)
Характеристика триотрофа
Рис.¡.Концептуальная схема исследований
Изучались биопрепараты на основе кристаллообразующей культуры Bacillus thuringiensis var.kurstaki - лепидоцид в двух препаративных формах: концентрат и стабилизированный порошок (ЛЕСТ), турингин-1 и инсектин, ри-зоплан - препарат на основе флуоресцирующих псевдомонад штамма Pseudomonas sp. АРЗЗ, ингибитор синтеза хитина - номолт, к.э., 15% д.в. (тефлубензурон).
Оценивались аэрозольные генераторы ПАУ-М и ДАГ-3, разработанные под руководством Г.Н.Загуляева.
2.2.МОНИТОРИНГ НАСЕКОМЫХ. Летная активность земляных блошек определялась по уловам желтых клеевых ловушек (Ladd,1984), численность и плотность популяций жуков - ящиком Петлюка (Палий, 1954) при маршрутном обследовании полей ( в 1981-90 гг.) или на стационарных площадках (в 199195гг.). Учеты проводились один-два раза в неделю в период с момента схода снежного покрова до октября, и не реже трех раз в неделю в период с середины мая до середины июля.
Численность листогрызущих гусениц определялась в соответствии с рекомендациями ВИЗР (1984). При осмотре кочанов устанавливался вид, возраст и количество личинок и яиц чешуекрылых, количество коконов моли и куколок белянок, заселяющих растение. Определение количества паразитированных насекомых и выведение паразитов и сверхпаразитов проводилось в лабораторных условиях садковым методом (Шевырев,1912). Учеты проводились в течение вегетации капусты не реже раза в неделю, при внесении биопрепаратов - до и через 3,5,7,10,12,15 и 20 дней после обработки.
Среднесезонная численность насекомых(А) определялась по формуле:
А= (xi + Хг + Хз+ ...+х п) : п , где
х - средняя численность насекомых на каждую дату учета, экз./раст.
п - количество учетов в течение сезона.
Накопительный показатель количества насекомых за сезон (В) расчитывался по формуле:
В = X [ (х„ + хп+1): 2] х N, где
х„ - средняя численность насекомых в предыдущий учет, экз./раст.
х„+1 - средняя численность насекомых в последующий учет, экз./раст.
N - количество дней между учетами.
Динамика численности энтомофагов контролировалась методом поискового кошения энтомологическим сачком со съемными мешочками, объем одной пробы составлял 25 взмахов.
Виды земляных блошек определялись по определителям Бей-Биенко (1965), Крыжановского (1983), Кострамитина (1980), Лопатина (1986), Медведева 1965), виды совок - по определителям Мержеевской (1967), Хотько (1968), Поспелова (1988).
2.3.МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ ЛАБОРАТОРНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ. При проведении лабораторных опытов гусеницы содержались на искусственной питательной среде(ИПС) или на листьях капусты. Использовались природные и
лабораторные популяции капустной совки, отличной совки и лугового мотылька.
Заражение насекомых проводилось per os: суспензия препарата наносилась на кормовой субстрат, или смешивалась с ИПС, или спаивалась гусеницам. При воздействии микробным аэрозолем гусеницы на кормовом субстрате в чашках Петри или имаго энтомофагов в стеклянных садках помещались в облако аэрозоля в закрытой камере или в аэродинамической трубе. В последнем случае обработки проводились при скорости воздушного потока 1,5 м/с, объекты находились на расстоянии 2,9 м от источника аэрозоля.
В качестве диспергирующего устройства использовались центробежная (ММД =10...15мкм) и стеклянная с отбойником (ММД=Т...5мкм) форсунки и вращающийся волчок (ММД=5...80мкм).
Гибель насекомых учитывалась ежедневно, из трупов готовились препараты для микроскопирования с целью определения причин гибели(Гулий,1982). Окраска спор, кристаллов и вегетативных клеток B.thuringiensis проводилась по методу Иванова-Гукасяна (1966).
Биологическая эффективность препаратов определялась по формуле Аббо-та (Abbot,1925). Чувствительность насекомых к B.thuringiensis устанавливалась по ЛКзо, которая определялась методом пробитое. Инсектицидная активность энгомопатогенных бактерий оценивалась по активированию митохондриальной М»"'-зависимой АТФазы насекомых (Каменек,1984). Активность фермента определялась по выделению неорганического фосфата в результате ферментативной реакции гидролиза АТФ (Писарева, 1968). Энтомостатическое воздействие бакпрепаратов устанавливалось по изменению прироста и прожорливости гусениц. Использовалось ежедневное взвешивание насекомых и подсчет площади листовой поверхности листьев капусты, съеденной гусеницами в течение суток.
Варианты лабораторных экспериментов проводились в 4-х или 5-ти кратной повторности, все опыты выполнялись в 2-х - 3-х кратном повторении.
Сохранность энтомопатогенов в процессе диспергирования и на обработанных растениях оценивалась по биотестам, по количеству жизнеспособных спор, определяемому микробиологическим методом, и путем прямого подсчета спор и кристаллов. В последнем случае применяли электронную микроскопию. Степень редукции кристаллов устанавливалась по показателю соотношения количества спор к количеству кристаллов (ССК), видимых в капле микробного аэрозоля (Осинцева,1988).
Контроль фракционно-дисперсного состава микробных аэрозолей проводился путем прямого измерения под микроскопом диаметра капель, осевших на контрольные стекла, которые предварительно покрывались несмачивающейся силиконовой пленкой. Результаты обрабатывались с учетом коэффициента растекания капель. Плотность покрытия определялась на тех же стеклах (Гапочко,1971).
2.4.МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ ПОЛЕВЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ. При изучении аттрактивное™ ловчей и защищаемой культур для крестоцветных блошек сравнивалась плотность и летная активность жуков на делянках (5м X Юм) ка-
пусты и горчицы, где сев и уход за растениями осуществлялся вручную. Высевались культуры одновременно. Повторность 4-х кратная. Делянки каждой по-вторности отстояли друг от друга на 44м. Фазы развития растений регистрировались согласно общепринятой классификации.
Характер пространственно-временного распределения жуков крестоцветных блошек в агроценозе капустного поля с включением ловчей культуры изучался путем организации постоянных учетных площадок в трех стациях агроце-ноза: в местах резервации (лесополосы и колки), на ловчей и защищаемой культурах. Расстояние между площадками в пределах каждой стации не превышало 50 м, на капусте они располагались рядами на расстоянии 50,100,150,200 м. Расположение относительно защищаемого участка, площадь и сроки сева ловчей культуры варьировали по годам исследований. Сев проводился за 5(13.05.91), 11(23.05.95), 13(20.05.94), 14( 22.05.92; 24.05.93) и 20(30.04.91) дней до высадки рассады капусты. Подсев размещали на расстоянии З...8м от защищаемого участка вдоль и/или поперек направления будущих рядков капусты. Площадь подсева составляла по годам исследований 3,8; 4; 4,4 и 8,8% площади защищаемого участка . Площадь защищаемого участка капусты составляла от 5 до 36 га.
Вредоносность жуков определялась сопоставлением средней массы кочанов и урожайности капусты, защищаемой методом ловчих культур и пиретрои-дами С^а1кег,1987).
Деляночные опыты по изучению эффективности биопрепаратов, применяемых для регулирования численности листогрызущих насекомых и для получения здоровой рассады капусты, закладывались на производственных посадках капусты в соответствии с методикой полевого опыта (Методика опытного дела в овощеводстве и бахчеводстве,1992). Размер делянок Юм ХЮм, а при отработке технологии совместного применения бакпрепаратов и ИСХ -330мХ8м, повторность 4-х кратная, полная рендомизация.
Оценка микробных аэрозолей проводилась в агроценозе капустного поля, площади опытных участков колебались от 14 до 80 га, обработки проводились в соответствии с требованиями, предъявляемыми к аэрозольной технологии применения пестицидов (Рекомендации Госагропром РСФСР,1987).
Экспериментальные данные, полученные в лабораторных и полевых опытах обрабатывались с использованием методов вариационной статистики: дисперсионного, регрессионного анализа и метода главных компонент (Доспехов, 1979; Дубров,1978; ОеЬо1ше,1986).
3. РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЙ
3.1.ЭКОЛОГО-БИОЛОГИЧЕСКИЕ ОСОБЕННОСТИ ЛИСТОГРЫЗУЩИХ НАСЕКОМЫХ В АГРОЦЕНОЗЕ КАПУСТНОГО ПОЛЯ ЛЕСОСТЕПИ ПРИОБЬЯ
3.1.1.3ЕМЛЯНЫЕ БЛОШКИ Описанию фауны и экологии земляных блошек в России посвящены работы Г.А.Аванесовой (1986), В.А.Баертуевой (1973), В.Л.Гайдара (1973), С.А.Гусельникова (1984), Л.Н.Дубешко (1974,1989), А.С.Константинова (1990), В.Б.Кострамитина (1980), И.К.Лопатина ( 1986), Н.К.Лунина (1975), А.А.Любищева (1958,1986), Л.Н.Медведева (1964,1965,1978), В.Ф.Палия (1954,1962), Д.С.Шапиро (1964).
Изучение фауны земляных блошек в агроценозах капустного поля лесостепной зоны Приобья показало, что доминантным видом, доля которого составляла по годам исследований от 52 до 74%, являлась блошка крестоцветная черная (Phyllotreta atra L.); субдоминантные - блошка крестоцветная волнистая (Ph.undulata Kutsch.)- от 2 до 27%, и блошка хлебная полосатая (Ph.vittula Redt.) - от 13 до 37%. Другие виды - это блошка крестоцветная выемчатая (Ph.striolata F.), блошка крестоцветная светлоногая (Ph.nemorum L.), блошка бронзовая (Psylliodes cuprea Koch.) и блошка свекловичная обыкновенная (Chaetocnema coticinna Marsh.) составляли в сумме от 2 до 5 % в сообществе земляных блошек изучаемого агроценоза. Сравнение кривых доминирования-разнообразия земляных блошек по сезонам показывает, что наиболее значительное доминирование двух видов (Ph.atra, Ph.vittula) наблюдалось в 1992 г. (рис.2). Изменение эквитабельности видов отмечалось в 1994 г. за счет повышения в сообществе доли крестоцветной волнистой блошки. Каждая популяция характеризовалась своей, отличной от других видов, сезонной динамикой. Характерным являлась смена видовой структуры блошек в течение сезона (рис.3). Численность жуков хлебной полосатой блошки превышала численность других видов в течение мая (1991г.) и до третьей декады июня (1995г.) - начала июля (1992г.). Затем этот вид сменяется блошкой крестоцветной черной. Учитывая высокий уровень поврежденное™ капусты жуками в мае-июне, можно предположить, что вид Ph.vittula использует капустные в качестве кормовых растений. Обилие Ph.atra по сравнению с другими видами рода Phyllotreta в те чение вегетационного сезона определяет его доминирование в сообществе в среднем по сезону. При насыщении агроценоза капустного поля другими видами капустных культур общая тенденция в соотношении видов сохранялась (табл.1). Доля жуков хлебной полосатой блошки наиболее сильно варьирует в течение сезона. Это свидетельствует о присутствии жуков Ph. vittula в сообществе, в сопоставимом с другими видами количестве, ограниченное время.
Многолетняя динамика популяций крестоцветных блошек характеризова-. лась спадом численности в 1987 и 1991гг., подъемом в 1982, 1983, 1988 гг. и максимум численности наблюдался в 1984 и 1989гг.(рис.4).
РЬ.аиа РЬ.уНиПа РЬ.ип<1и1а1а Другие
виды
Виды На1ис1пае
Рис.2. Кривые доминирования-разнообразия земляных блошек агроценоза капустного поля.
Таблица 1
Видовой состав земляных блошек на капустных культурах
Виды подсем. НаШстае Доля видов на культурах, %
горчица сарептская капуста белокочанная
х | У% ] 8 | X | V % 1 5 1 %
РЬ.а(га РЬ. ипйиЫа Р1Ыии1а РЬ.51по1а1а Другие виды
41,1 23
20,5 54
5,8 93
29,3 38
3,0 146
9,6 3,9
11,0 4,5
5,4 2,2
11,0 4,5
4,4 1,8
47,0 32
19,5 48
10,0 119
16,0 49
7,4 82
15,0 6,1
9,3 3,8
12,0 4,9
7,8 3,2
6,1 2,5
Доля вида, %
Даты 1992 г.
Доля вида,%
10.6 20.6 1.7 5.7 Даты 1991г.
1оо Доля вида,%
90 80 70
295 136 16.6 19,6 23 6 26 6 28 6 37
7.7 11.7 177 24.7 31.7 7.8 14.8
□РЬ.утШа аРЬ.зСга АРЬ.ипби1а1а+РЬ.51по1а1а+РЬ.пешогиш 1^95г.
Рис.3. Сезонная динамика видовой структуры популяций земляных блошек в агроценозе
Рис.4.Динамика численности популяций земляных блошек в агроценозе капустного поля
Не зависимо от фазы динамики популяций земляных блошек, максимальная численность жуков на посадках капусты белокочанной отмечалась при наборе суммы эффективных температур (СЭТ) 250-320°С в 1988, 1991 и 1992 г.г. и при 380-400°С - в 1987 и 1989 г.г. Такие факторы как фаза многолетней динамики популяций и набор СЭТ не являлись единственными определяющими сезонную динамику численности блошек.
Ранняя весна и избыточное увлажнение мая (ГТК=1,9) в 1991г. обусловили ранние сроки сева, появления всходов и высадки рассады капустных. Вегетация капустных началась в первой декаде мая, заселение их жуками отмечалось 8-10 мая. Численность жуков достигла пика 15 мая, при СЭТ=190° С, ГТК = 1,48. В 1992 г. всходы капустных появились 3 июня и пик численности жуков наблюдали 8 июня (при СЭТ= 290...3КГС, ГТК-1,57) (рис.5). Различия в динамике и интенсивности летной активности жуков и в дате заселения капустных не оказывали влияния на скорость колонизации посадок капусты.
Следовательно, популяции земляных блошек в своем развитии приурочены к фенологии кормовых растений значительно сильнее, чем к календарным датам и температурным условиям. Влияние пищевого фактора проявлялось в зависимости от гидротермических условий окружающей среды, однако, некото-
рые показатели состояния кормовой базы земляных блошек поддаются регулированию - это характер развития, обилие, доступность и кормовая ценность растений. Это послужило основанием для выбора пищевого поведения жуков в качестве экологической основы регулирования популяций земляных блошек в аг-роценозе капустного поля.
Рис.5.Плотность и летная активность земляных блошек в агроценозе.
3.1.2.ЛИСТОГРЫЗУЩИЕ ГУСЕНИЦЫ В качестве наиболее вредоносного вида на капусте многие авторы выделяют капустную совку, ее биологии в Европейской части России посвящены работы Н.Богданова-Катькова (1922), А.И.Масайтиса (1925), Т.А.Поповой (1993, 1994), в Сибири - С.И.Германа (1926), В.М.Поспеловой (1984), Н.А.Прокофьевой (1968), З.С.Тумайкиной (1972). Наряду с гусеницами совок на посадках капусты повсеместно отмечаются гусеницы капустной моли. Биологические и экологические особенности этого вида подробно описаны Б.П.Адашкевичем(1975),В.П.Бунякиным (1993), А.Н.Рейхардтом (1919). Значительный ущерб приносит полифаг - луговой мотылек, в период вспышек мае-
сового размножения, которые отмечались в лесостепи Приобья в 1981 - 83 г.г. Биология и экология этого вида подробно изучены (И.Б.Кнор,1989).
В агроценозах капустного поля лесостепи Приобья наиболее многочисленны и постоянно присутствуют гусеницы совок (табл.2). В девяти годах из десяти отмечалась капустная моль.
Гусеницы белянок отмечались реже, чем других видов: капустная белянка - в семи и репная - в три года из десяти. За десятилетний период наиболее высокая численность листогрызущих гусениц наблюдалась в 1988 и 1991 годах, когда среднесезонная численность достигала 2,83 и 8,82 экз./раст. и период вредоносности был максимальным - 103,92 и 51,02 насекомо-дней. Совки являются моновольтинными видами, белянки в течение сезона развиваются в двух генерациях, для капустной моли отмечено два-три поколения.
Таблица 2
Динамика популяций листогрызущих гусениц _в агроценозе капустного поля_
Год Численность гусениц
совки капустная моль капустная бляка репная белянка всех видов
Г 2" 1 2 1 | 2 1 1 2 1 2
1995 0,27 21,62 0,25 24,83 0,05 1,87 0,06 2,22 0,63 50,53
1994 0,22 16,43 0,06 4,21 0,04 1,15 ~ ~ 0,32 21,80
1993 0,49 14,02 0,10 2,42 ~ ~ 0,11 14,48 0,70 30,93
1992 0,26 22,09 0,31 11,63 0,32 5,05 - 0,89 38,77
1991 1,65 33,52 ~ ~ 7,17 17,50 8,82 51,02
1988 1,18 47,27 1,65 56,65 ~ ~ 2,83 103,9
1987 0,62 20,25 0,61 26,83 ~ 1,24 47,08
1986 0.47 20,91 0,05 3,61 0,02 0,60 0,54 25,12
1983 0,27 5,63 0,35 6,65 0,41 7,2 ~ 1,03 19,90
1982 0,09 0,90 0,04 0,45 0,23 2,56 0,02 0,12 0,38 4,03
X 0,55 20,27 0,34 13,73 0,83 3,63** 0,02** 1,68** 1,74 39,31
я* 0,15 4,15 0,16 5,65 0,19 1,73 0,01 1,44 0,82 8,63
V0/'» 89 64 145 130 72 150 196 270 152 69
' - среднесезонная численность, экз./ раст.
'' - количество насекомых за сезон, насекомо-дней ~ - единичные экземпляры попадались менее, чем в десяти учетах
Отсутствие резкой разграниченности последовательных генераций капустной моли в течение сезона лишает вопрос о численности поколений того практического значения, которое ему придается в защите растений. Весенняя генерация белянок обычно малочисленна и гусеницы в мае встречаются единично. Развитие гусениц репной белянки на капусте в июне за десятилетний период отмечалось однажды - в 1994г., заметная численность гусениц капустной белянки первой генерации наблюдалась в 1984,1989 и 1992гг.
Характер сезонной динамики листогрызущих гусениц отличался смещением относительно друг друга пиков численности разных видов. Гусеницы совок и капустной моли максимальной численности достигали в первой-второй декадах июля, гусеницы белянок - в третьей декаде июля - в августе (рис.6).
Изучение видового состава популяций совок показало, что в агроценозах увлажненных пойменных участков преобладала отличная или садовая совка (Матез^а виаза), достигая от 49 до 95%, а в более сухих - капустная совка (М. ЬгаБвшае) . В качестве сопутствующего вида всегда обнаруживалась огородная совка ( М.о1егасеа), доля его составляла от 3 до 18%. Наблюдения за капустной и отличной совками в лабораторных убловиях показали высокий уровень сходства их биологии (табл.3), но экологические требования этих видов различны.
Важным фактором динамики популяций чешуекрылых является деятельность энтомофагов. С изменением доли паразитированных гусениц наблюдались соответствующие изменения численности их популяций в следующем году (табл.4).
Анализ видового состава и роли паразитических насекомых показал, что имеющийся традиционный набор энтомофагов обеспечивает регулирование численности популяций чешуекрылых, но не позволяет предотвратить их вредоносность в текущем сезоне.
Рис.6. Сезонная динамика численности гусениц в агроценозе капустного поля
Разнообразие видового состава листогрызущих гусениц обуславливает необходимость выбора энтомопатогенных бактерий в качестве естественных регуляторов численности фитофагов, поскольку они отличаются широким спектром действия в пределах отряда Ьер1(1ор1ега и не оказывают отрицательного влияния на их энтомофагов. Характер временного распределения популяций чешуекрылых в течение сезона определяет выбор средств, эффективных против ларвальных и овариальных стадий их развития.
Таблица 3
Характеристика лабораторных популяций совок_
| Показатели | Капустная совка | Отличная совка |
1 .Вылет имаго,% 78±12 70±14
2.Периор пета, дни 5±1 9±3
3.Половой индекс 1,27±0,4 1,18±0,09
4.Период откладки яиц, дни 4,8+0,3 5,4±0,9
5.Плодовитость, яиц/самку 363±186 358±182
б.Эмбриональное развитие, дни 6±2 7±2
7.0трождение гусениц, % 90,0±7,4 91,5±4,6
8.Длина гусеницы V возраста, мм 42±4,7 40,4±3,5
9.Период личиночного развития, дни 26+4 23 ±4
Ю.Масса куколки самца, мг 389±64 292±12
11.Масса куколки самки, мг 435±49 329±51
Известно, что гусеницы совок менее, чем гусеницы других видов, повреждающих капусту, восприимчивы к воздействию энтомопатогенных бактерий. Нами установлено, что из двух видов, доминирующих в агроценозах капустного поля лесостепи Приобья, капустная совка наиболее устойчива к воздействию бактериальных препаратов. Величина Л Км для гусениц отличной совки второго возраста составляет 0,035%, для капустной совки - 0,118%.
Таблица 4
Роль паразитических насекомых в динамике численности фитофагов
Показатели Капустная Капустная Капустная
совка белянка моль
Паразитировано гусениц,%
август,1989 г. 50,0 63,4 10,0
август, 1990 г. 13,0 59,0 98,0
Максимальная численность гусениц, экз./раст.: 1989 г. 1,74 3,32 1,88
1990 г. 1,06 0,70 2,14
_1991 г._yo_0J55_1,90
Следовательно, капустная совка является лимитирующим фактором при регулировании численности листогрызущих гусениц внесением энтомопатогенных бактерий на посадки капусты, и повышение эффективности микробных препаратов требуется в отношении именно этого вида.
3.2.ЭКОЛОГИЧЕСКОЕ ОБОСНОВАНИЕ МЕТОДА ЛОВЧИХ КУЛЬТУР ДЛЯ ЗАЩИТЫ КАПУСТЫ ОТ ЗЕМЛЯНЫХ БЛОШЕК
В агроценозах с разнообразной растительностью один вид или фаза развитая растений могут быть намного более привлекательными, чем другие в качестве хозяев определенных видов фитофагов. Поэтому выяснение роли ловчей культуры в популяционной динамике земляных блошек позволяет вы&рать способ регулирования агроэкосистем путем повышения их растительного разнообразия.
3.2.1 .АТТРАКТИВНОСТЬ ЛОВЧЕЙ И ЗАЩИЩАЕМОЙ КУЛЬТУР ДЛЯ ЗЕМЛЯНЫХ БЛОШЕК В наших опытах на участках разного срока сева (30 апреля и 13 мая) среднесе-зонная плотность земляных блошек была выше на горчице сарептскон, чем на редьке масличной в течение всего периода вегетации: соответственно по культурам 11,6 и 6,2 экз./0,06 м2 при севе в апреле, 19,2 и 7,1 экз./0,06 м2 при севе в мае. После внесения пиретроидов численность жуков на горчице восстанавливалась быстрее, чем на редьке. Следовательно, последняя обладает меньшей привлекательностью для жуков земляных блошек.
Таблица 5
Аттрактивность для жуков земляных блошек капустных культур
__ по фазам развития растений_
| Дата учета | Культура | Фаза развития растений | Плотность жуков,экз./м2 |
4.06 горчица полные всходы 242 ± 69**
капуста полные всходы 107+ 50
9.06 горчица две пары настоящих листьев 397 ± 115**
капуста две пары настоящих листьев 40 ± 14
15.06 горчица розетка листьев 189+ 61**
капуста розетка листьев 58 + 37
22.06 горчица бутонизация 83 ± 29*
капуста завивка кочана 32 ± 21
29.6 горчица цветение 35 + 13
капуста завивка кочана 42 ± 19
Здесь, ранее и далее:* - разность между вариантами достоверна, при р = 0,05; ** - при р^0,01
Изучение пищевого поведения земляных блошек показало, что горчица сарептская обладает большей привлекательностью для жуков, чем капуста белокочанная (табл.5). Максимальная разность в плотности жуков на изучаемых культурах наблюдалась в период формирования первой-второй пары настоящих листьев: на делянках горчицы она составила 397, капусты - 40 экз./м2. Перераспределение жуков по культурам происходило при наступлении фазы бутонизации горчицы, которая совпадала с началом завивки кочана капусты. Следовательно, горчица сарептская отличается большей аттрактивностью для жуков перезимовавшего поколения земляных блошек, чем капуста белокочанная в период с появления всходов и до фазы бутонизации включительно. 3.2.2.ПРОСТРАНСТВЕННО-ВРЕМЕННОЕ РАСПРЕДЕЛЕНИЕ ПОПУЛЯЦИЙ ЗЕМЛЯНЫХ БЛОШЕК В АГРОЦЕНОЗЕ КАПУСТНОГО ПОЛЯ С ВКЛЮЧЕНИЕМ ЛОВЧЕЙ КУЛЬТУРЫ Различия горчицы сарептской и капусты белокочанной в аттрактивности для жуков определяли характер пространственно-временного распределения популяций земляных блошек в агроценозе капустного поля с включением ловчей культуры. Во все годы исследований наблюдалось перемещение жуков перезимовавшего поколения из мест резервации на всходы ловчей культуры, где плотность популяций была значительно выше, чем на посадках капусты, вплоть до первой декады июля, когда численность жуков в агроценозе снижалась
(рис.7). Этот эффект наблюдался независимо от расположения ловчей культуры относительно защищаемого участка.
Наличие в агроценозе горчицы сарептской оказывало влияние на распределение жуков по защищаемой культуре (табл.6). В период приживаемости рассады численность жуков на капусте в 250-ти метровой зоне от подсева снижалась по мере приближения к нему (г изменяется от 0,76 до 0,99). В период прохождения фазы розетки листьев характер распределения жуков менялся: их численность возрастала по мере приближения к подсеву и эта тенденция сохранялась в течение всего периода аттрактивного действия ловчей культуры. В любом случае, плотность популяций земляных блошек на капусте, независимо от характера их распределения по культуре, не достигала уровня, вызывающего экономически значимые потери. Это было подтверждено при изучении вредоносности жуков.
Таблица 6
Зависимость плотности жуков земляных блошек на капусте от расстояния до подсева ловчей культуры_
Фазы развития растений Коэффициент кор реляции, г± Бг
капуста | горчица 1992г. | 1993г. 1994г. | 1995г.
Приживаемость 2-я пара настоя- 0,99± 0,76± 0,83± 0,95±
рассады щих листьев 0,002 0,045 0,025 0,008
Розетка Розетка -0,31± -0,65± -0,41± -0,43±
0,074 0,047 0,068 0,007
Начало завивки Начало бутониза- 0,04± -0,64± -0,89± -0,06±
кочана ции 0,084 0,048 0,017 0,09
Формирование Цветение 0,04± 0,08± -0,9 9± -0,05±
кочана 0,081 0,081 0,002 0,06
3.2.3 .ВРЕДОНОСНОСТЬ ЗЕМЛЯНЫХ БЛОШЕК НА КАПУСТЕ ПРИ ИСПОЛЬЗОВАНИИ ЛОВЧЕЙ КУЛЬТУРЫ Во все годы исследований поврежденность капусты, защищаемой методом ловчих культур, неуками земляных блошек была незначительной и колебалась в среднем от 0,83 до 1,83 балла по 5-ти балльной шкале (табл. 7) хотя потенциальная вредоспособность жуков была высокой, о чем свидетельствуют данные
Таблица 7
Максимальная численность земляных блошек на ловчей и
Годы Максимальная плотность, экз./м2 Поврежденность капусты,балл
на горчице | ка капусте
1991 770 60 1,25±0,74
1992 260 7! 0,83 ±0,05
1993 420 175 1,17 ±1,10
1994 670 128 1,83 ±1,07
199 5_360__152_1,28 ±0,92
Плотность
Рис.7. Пространственно-временное распределение популяций земляных блошек в агроценозе капустного поля с включением ловчей культуры
Таблица 8
Влияние метода защиты капусты от земляных блошек на урожайность культуры
Показатели Сорт Номер Первый Сорт Подарок
ловчая культура пиретроид ловчая культура пиретроид
Жуков,экз./м2:
-до обработки 92±30 45±10 54±18 34±12
-через 5 дней 13±10 2,8±3 17±13 0
-через 10 дней
после обработки 4,3±2,7 3,2±2,6 5,1 ±4,8 0,9±0,5
Масса кочанов,кг 1,4±0,3 1,510,4 3,1±0,6 2,7±0,9
Урожайность, т/га 28,8±3,0 30,1±1,1 72,6±7,0 64,3±11,2
по плотности жуков в период пика сезонной динамики популяций: она колебалась по годам исследований от 260 до 770 экз./м2 на ловчей культуре и от 60 до 175 экз./раст. - на защищаемой.
Сравнение метода ловчих культур и химического метода по защитному эффекту показало, что, несмотря на высокий уровень инсектицидного воздействия пиретроидов, разность между вариантами по средней массе кочанов ( 1,4 и 1,5 кг - для раннего; 3,1 и 2,7 кг - для среднеспелого) и урожайности культуры несущественна как на раннем (Номер Первый), так и на среднепозднем (Подарок) сортах капусты (табл.8).
Полученные результаты свидетельствуют о предотвращении вредоносности земляных блошек на посадках капусты при включении в агроценоз ловчей культуры.
3.2.4.ТЕХНОЛОГИЯ ПРИМЕНЕНИЯ ЛОВЧЕЙ КУЛЬТУРЫ
Расположение ловчей культуры относительно защищаемого участка не оказывало влияния на характер пространственно-временного распределения популяций земляный блошек в агроценозе, поэтому подсев горчицы сарепт-ской целесообразно размещать, исходя из соображений технологичности, в непосредственной близости от поля капусты вдоль направления будущих рядков капусты.
В наших исследованиях защитный эффект наблюдался при размещении ловчей культуры на площади, составляющей от 3,8 до 8,8% от защищаемого участка.
Сроки сева горчицы сарептской устанавливали исходя из фенологии культур и периода аттрактивного действия ловчей культуры (табл.9). Последний составлял 24...30 дней по годам исследований, а период вредоносности жуков на капусте ( от высадки рассады до фазы завязывания кочана) от 21 до 28 дней. С учетом того, что максимальная апрактивность горчицы проявляется в фазе двух настоящих листьев (табл.5), а наиболее уязвимый период развития капусты для жуков - это высадка рассады, стремились к совпадению этих фенофаз во времени.Поскольку с момента сева до наступления фазы розетки листьев горчица сарептская развивается в среднем 11,6 дней (от 10 до 15 дней) оптималь-
ным следует считать сев ловчей культуры за две недели до высадки рассады капусты.
Таблица 9
Показатели Годы исследований
1991 1991 | 1992 | 1993 | 1994 1995
Горчица сарептская:
Дата сева 30.04 13.05 22.05 24.05 20.05 23.05
Период от сева до 8 7 5 4 8 6
всходов,дн. (X =6,3)
Дата появления всхо- 8.5 20.05 27.05 28.05 28.05 29.05
дов
Фаза 1-2 ой пары ли- 15 12 11 ' 10 11 11
стьев, дн. (х= 11,6)
Дата появления розет- 23.05 1.06 7.06 7.06 8.06 9.06
ки Фаза розетки листьев, 15 18 19 15 14 17
дн. (х=16,3)
Дата начала бутониза- 7.06 19.06 26.06 . 22.06 22.06 26.06
ции
Период аттрактивного 30 30 30 25 24 28
действия,ди.(х = 27,8)
Капуста белокочанная:
Дата высадки рассады 22.05- 22.05- 8.06- 7.06-11.06 2.06-6.06 2.06-
7.06 7.06 10.06 9.06
Приживаемость расса- 9 9 6 4 4 5
ды, дн. (х = 6,1)
Фаза розетки листьев, 19 19 15 17 18 17
дн. (X = 17,5)
Завязывание кочана 19.06 26.06 29.06 26.06 24.06 24.06
Период вредоносности 28 28 21 21 22 22
жуков, дн. (х = 23,6)
Концентрирование жуков на подсеве позволяет снижать их численность в агроценозе не обрабатывая посадок капусты, что важно в рассадный период при слабом проективном покрытии почвы листовой поверхностью. Снижение численности жуков перезимовавшего поколения наблюдали при однократном внесении дециса на ловчей культуре (рис.8). При этом, плотность жуков на капусте существенно не возрастала. В последующие три года в агроценозе пиретроиды не применялись, хотя численность блошек в два-три раза превышала таковую в 1992 г. (табл. 10).
Анализ результатов исследований свидетельствуют, что для предотвращения вредоносности земляных блошек на капусте нет необходимости применять инсектициды на ловчей культуре.
В результате проведенных исследований по изучению сравнительной ат-трактивности капустных культур для жуков земляных блошек и пространственно-временной характеристики их популяций в агроценозе капустного поля с включением горчицы сарептской, было показано эффективное регулирующее
Д аты
Рис.8. Динамика численности и летной активности жуков земляных блошек в агроценозе капустных культур при внесении инсектицида на горчице сарептской (1992 г.)
Таблица 10
Динамика популяций земляных блошек в агроценозе капустного поля __с включением ловчей культуры_
Показатели Стация Годы исследований По годам
1992 1993 1994 1995 И&г У%
Сезонная численность жуков, насекомо-дней капуст горчица 847 2228 1815 5716 2686 1014 7 2,48 1945 6852 1823,25±377,74 6235,75±1633,24 41 52
Среднесезонная летная активность жуков,экз./ловушку в сутки в целом по ценозу 1,30 1,75 1,16 1,672±0,257 35
воздействие подсева горчицы на численность и вредоносность блошек на капусте. Установлено, что метод ловчих культур позволяет полностью исключить применение инсектицидов на защищаемой культуре и сократить их внесение в агроценоз до одного раза в четыре года на площади, не превышающей 5% площади агроценоза.
Повышение растительного разнообразия агроценоза за счет ловчей культуры не оказывает решающего влияния на формирование популяций чешуекрылых. Поэтому требуется контроль их численности путем использования энтомо-патогенных микроорганизмов как природных регуляторов биоценотических взаимоотношений.
З.З.ЭКОЛОГИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ РЕГУЛИРОВАНИЯ ЧИСЛЕННОСТИ ГУСЕНИЦ СЕМЕЙСТВА ГУОСТиШАЕ НА ПОСАДКАХ КАПУСТЫ
3.3.1.ВЗАИМООТНОШЕНИЯ В СИСТЕМЕ «ФИТОФАГ-РАСТЕНИЕ» Защитный эффект применяемых средств защиты растений обусловлен не только их непосредственным влиянием на вредоспособностъ фитофагов, но зависит и от свойств самой защищаемой культуры. Сопоставление результатов полевых и лабораторных исследований позволяет заключить, что несмотря на высокий уровень компенсаторных возможностей капусты белокочанной, присутствие гусениц капустной совки на растениях приводит к снижению урожая. Величина последнего коррелирует с плотностью гусениц и изменение массы кочана(у) в зависимости от численности гусениц капустной совки (х), питающихся на нем, может быть определено для сорта Подарок в условиях агроцено-зов Новосибирской области по предлагаемому уравнению: у = (3,77 - 0,36 х) ± 0,52. Следовательно, необходимо снижение вредоносности этого фитофага, 3.3.2.ХАРАКТЕР ВОЗДЕЙСТВИЯ БАКТЕРИАЛЬНЫХ ПРЕПАРАТОВ НА ГУСЕНИЦ КАПУСТНОЙ СОВКИ Характер взаимоотношений в системе "патоген-хозяин" определяет роль энтомопатогенных бактерий в динамике популяций насекомых-фитофагов.
В результате лабораторных исследований было установлено энтомостати-ческое влияние препарата лепидоцида на гусениц капустной совки, проявляющееся в снижении прожорливости насекомых на 40. ..80% (табл.11) и, следовательно, в ослаблении их физиологического состояния и в снижении скорости роста почти в два раза.
Таблица 11
Влияние лепидоцида на кормовую норму гусениц
капустной совки разных возрастов_
Возраст гусениц, дни после отрождения Насекомых в варианте,экз. Прожорливость гусениц по дням учегга, % к контролю
1 3 1 5 10
3 187 26+11 36±13 40±16 41±16
7 152 50+24 59±21 54±24 57±20
9(после линьки) 160 12±3 20±8 16±2 20±7
12 166 40± 18 34±4 47±20 48±15
Прирост за неделю гусениц, подвергшихся воздействию сублетальных доз препарата в первом, втором и третьем возрастах составлял-соответственно 135+15, 236±63 и 340±39 мг. Контрольные насекомые имели семидневный прирост 213+37, 500±54 и 451±63 мг соответственно. Достоверное (р=0,05) снижение прироста наблюдали у гусениц, инфицированных в младших возрастах.
Таким образом, защитный эффект бактериального препарата складывается из энтомоцидного воздействия, что приводит к сокращению численности популяции, и энтомостатического влияния на выживших особей сублетальных доз энтомопатогена. Последнее выражается в том, что насекомые, получившие сублетальную дозу инфекционного агента, обладают меньшей вредоспособно-стью, чем здоровые особи. Это может служить объяснением известного факта слабой корреляции между степенью поврежденное™ растений и плотностью популяции вредителя, описанного для некоторых видов насекомых, подвергшихся воздействию энтомопатогенов.
3.3.3.ФАКТОРЫ, ХАРАКТЕРИЗУЮЩИЕ СИСТЕМУ ТРИОТРОФА «ЭНТОМОПАТОГЕН-ФИТОФАГ-РАСТЕНИЕ» Для подтверждения выводов, сделанных на основе лабораторных исследований, было проведено изучение влияния двух препаративных форм бактериального препарата лепидоцида в трех нормах расхода на гусениц семейства Мосиш1ае в агроценозе капустного поля. Аьализ данных проводился методом главных компонент, который позволяет выделить существенную часть информации путем сведения описания многих признаков к эффектам немногих главных факторов.
Входные данные были организованы в виде матрицы, каждая строка которой (объект) характеризовалась признаками: 1-ый признак - количество гусениц на растении; 2- количество яиц капустной совки на растении или потенциальный запас вредителя; 3 - воздействие лепидоцидом в форме концентрированного порошка; 4 - воздействие лепидоцидом в форме стабилизированного порошка; 5 - норма расхода препарата; 6 - балл поврежденности растений; 7 -время, прошедшее после обработки растений препаратом в днях. Матрица содержала 80 объектов и была обработана стандартным образом в соответствии со схемой метода.
Анализ собственных векторов матрицы коэффициентов парных корреляций признаков позволяет выделить три главных фактора, определяющих около 75% вариации изучаемых признаков (табл. 12).
Наиболее существенные вклады в первый собственный вектор дают 1-ый, 2-ой, 4-ый и 5-ый признаки. Вклады второго, четвертого и пятого отрицательны, первого - положителен, следовательно действие первого главного фактора приводит к одновременному согласованному уменьшению значений 2-го, 4-го, 5-го и увеличению значений 1-го признаков. Это означает, что действие на систему первого главного фактора определяется различиями в норме расхода препарата и приводит к сокращению численности гусениц на фоне роста потенциального запаса вредителя. Соответственно смыслу признаков и их связи в пределах первой главной компоненты, первый фактор, определяющий функциони-
рование системы «фитофаг-растение» при внесении в нее биопрепарата, определяется как фактор инсектицидной активности энтомопатогена. Таким образом, инсектицидная активность биопрепарата, обусловленная препаративной формой и нормой расхода, является основным фактором, влияющим на эффективность применения энтомопатогена в полевых условиях. Данное определение фактора позволяет охарактеризовать первую главную компоненту на 73% (ка = 0,735).
Во вторую главную компоненту значительные вклады дают 2-ой, 4-ый и 7-ой признаки. Положительные вклады 4-го и 7-го признаков позволяют судить о повышении роли энтомопатогена с течением времени, по мере завершения овариальной стадии развития фитофага. На основании этого второй главный фактор интерпретируется как фактор энтомостатического воздействия энтомопатогена на популяцию фитофага: с прекращением пополнения численности гусениц за счет отрождения снижается роль биопрепарата в качестве инсектицида, но его значение в системе триотрофа повышается. Последнее может быть объяснено энтомостатическим влиянием энтомопатогена на фитофага.
Третий главный фактор определяется как фактор защитного эффекта препарата, который проявляется при менее выраженном инсектицидном воздействии лепидоцида в форме концентрированного порошка, что не препятствует снижению уровня поврежденности растений гусеницами. Лепидоцид концентрат проявляет меньшую инсектицидную активность, но обеспечивает снижение поврежденности растений. Следовательно, защитный эффект препарата не может обуславливаться только его инсектицидным воздействием.
Таблица 12
Собственные вектора матрицы коэффициентов парных корреляций признаков и дисперсии соответствующих главных компонент
Признаки Собственные вектора
первый | второй | третий
1 .Плотность гусениц 0.404* 0,236 0,179
2.Потенциальный запас вредителя :<Ш1 -0.476 0,194
3.Лепидоцид, концентрированный порошок 0,206 -0,276 -0,687
4.Лепидоцид стабилизированный порошок -0.484 (ЩО 0,251
5.Норма расхода препарата -0.430 0,361 -0,317
б.Поврежденность растений гусеницами 0,322 -0,137 0.530
7.Время после обработки препаратом 0,344 2,546 -0,117
Коэффициент детерминации, к,) 0,735 0,718 0,752
Дисперсии компонент, % 29,48 23,81 21,66
*значимые вклады признаков в собственные вектора подчеркнуты .
Анализ экспериментальных данных, полученных при проведении полевых экспериментов, позволяет утверждать, что, во-первых, бактериальный препарат лепидоцид является эффективным средством контроля численности гусениц; во-вторых, инсектицидная активность лепидоцида в отношении гусениц капустной совки может быть усилена за счет препаративной формы ; и,в-третьих, защитный эффект бактериального препарата складывается из энтомоцидного и энтомостатического воздействия патогена на популяцию фитофага. Влияние
факторов, определяющих функционирование системы триотрофа обусловливает снижение численности и вредоносности популяции фитофага.
3.3.4.РОЛЬ ИНГИБИТОРА СИНТЕЗА ХИТИНА В РЕГУЛИРОВАНИИ ЧИСЛЕННОСТИ ГУСЕНИЦ КАПУСТНОЙ СОВКИ В качестве потенциальных агентов, обеспечивающих повышение эффективности микробиологического контроля видов, проявляющих устойчивость к воздействию энтомопатогенных бактерий, многие авторы называют химические вещества, воздействующие на специфические системы насекомых, в частности, ингибирующие синтез хитина (Н.Буров,1987, А.В.Поскряков,1995).
Таблица 13
Эффективность воздействия лепидоцида и номолта _на гусениц капустной совки_
Вариант Средняя численность гусениц, Биологическая
экз./раст. эффективность по
до обра- дни после обработки дням учета, %
ботки 4 8 12 4 8 | 12
Лепидоцид, 1 кг/га 1,92 0,82 0,53' 0,75* 38 80 43
Номолт, 0,6 л/га 1,20 0,59 0,42' 0,42* 49 89 76
Баковая смесь, 0,5кл/га+0,3л/га 1,78 0,30' 0,42' 0,32* 63 90 63
Последовательное внесение 2,30 0,70 0,40' 0,40* 59 86 64
Контроль 1,50 1,22 1,60 1,29
НСР10 1,02 0,53 0,40 0,30 22 18 20
*- разность между днями учета достоверна, при р=0,05
В наших экспериментах совместное применение бакпрепарата с ингибитором синтеза хитина - номолтом, позволило достичь наибольшей эффективности (90%) через 8 дней после обработки (табл.13). Преимущество использования баковой смеси препаратов по срав- нению с их раздельным и последовательным применением состояло в обеспечении существенного снижения численности гусениц уже на 4-ый день опыта.
Таким образом, усиление и пролонгирование регулирующего воздействия энтомопатогенных. бактерий на популяцию капустной совки достигается за счет совместного их использования с ингибиторами синтеза хитина.
Целенаправленное использование природных агентов в регулировании численности чешуекрылых путем искусственного насыщения ими агроценозов требует оптимизации способов их применения.
3.4.ФИЗИКО-БИОЛОГИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ ДИСПЕРГИРОВАНИЯ БАКТЕРИАЛЬНЫХ ПРЕПАРАТОВ 3.4.1 .ВЛИЯНИЕ УСЛОВИЙ ДИСПЕРГИРОВАНИЯ РАБОЧЕГО РАСТВОРА БИОПРЕПАРАТА НА СОХРАННОСТЬ СПОР И КРИСТАЛЛОВ БАКТЕРИЙ Биологические инсектициды принципиально отличаются от химических тем, что их действующим началом являются живые организмы. В связи с этим, особое внимание при разработке технологии применения биопрепаратов уделяется сохранности биоагентов в процессе диспергирования.
Поскольку для образования аэрозолей биопрепаратов используют как механический, так и термомеханический способы диспергирования, изучался вопрос воздействия температурных режимов на жизнеспособность спор энто-мопатогенных бактерий. Установлено негативное воздействие высоких температур на жизнеспособность энтомопатогена (табл.14).Соотношение спор и кристаллов в капле аэрозоля имело тенденцию к возрастанию, но находилось в пределах варьирования признака. Это можно объяснить тем, что при увеличении температуры пропорционально уменьшению количества жизнеспособных спор происходит снижение количества кристаллов. Или тем, что споры патогена, теряя способность к образованию вегетативных клеток, не изменяются морфологически, и в этом случае редукции кристаллов не происходит. Однако, исходя из общего представления о соответствии структуры и функции биологических объектов, первое объяснение более вероятно.
Таблица 14
Характеристики микробного аэрозоля, образованного _механическим и термомеханическим способом
Показатели
Пульве-
Пульверизатор в потоке горячих газов с темпера-
5204: [ 320°С
1 .Медианный массовый диаметр капель (ММД), мкм
2.Диаметр максимального количества капель(ДМК),мкм
3. Монодисперсность аэрозоля, б,
4.Плотность покрытия, кап./поле зрения микроскопа,
5.Число жизнеспособных спор/чашку Петри, >? ±
6. Соотношение спор и кристаллов(ССК), х ± к
13 5,2 1,60 13±5 45±18 0,95± 0,41
17 4,5 2,03 7+3 15±11* 1,33± 0,62
21
4,9
1,90
10±3
34±8
1,32*
0,71
Способ получения аэрозоля оказывал влияние на показатель ССК. При использовании дискового распылителя не отмечено корреляции между размером капель и показателем ССК, редукция кристаллов была незначительной на любом из 3-х режимов работы волчка. В рабочем растворе показатель ССК составлял 0,98+0,41, а в вариантах с использованием центробежной форсунки в каплях аэрозоля соотношение спор и кристаллов достоверно (р = 0,05) повышалось до 2,5±0,7 и 3,9+0,9 соответственно для аэрозоля с ММД 56 и 19 мкм.
3.4.2.СВЯЗЬ БИОЛОГИЧЕСКОЙ АКТИВНОСТИ МИКРОБНОГО АЭРОЗОЛЯ С ЕГО ФИЗИЧЕСКИМИ ХАРАКТЕРИСТИКАМИ В результате анализа данных, полученных в опытах по воздействию аэрозоля лепидоцида на гусениц капустной совки Н-го возраста, воспитываемых на ИПС, была установлена линейная зависимость гибели насекомых (у) от концентрации препарата (с), плотности покрытия (я) и размера частиц аэрозоля (с1). Эта зависимость имеет вид: у = 78,8 - 0,53(1 + 2,43с + 0,76 х 10"^
Изучение влияния дисперсности аэрозоля на покрытие им растений, различающихся по габитусу и характеру поверхности листовой пластинки, показало, что отложения ",кчзнеспособных спор на листьях разных видов (капуста,
петрушка, укроп) зависят от дисперсности аэрозоля. Максимальная биологическая эффективность (77±6,%) наблюдалась в варианте, где применялся аэрозоль лепидоцида с ММД = 32 мкм, при плотности покрытия листьев (6,7+2,5)х103 кап./см2 и отложении жизнеспособных спор 20,3 х 104 шт./см2. Следовательно, при нанесении бактериального препарата на капусту необходимо использовать аэрозоли средней дисперсности ( ММД 30...36 мкм), поскольку это обеспечивает максимальное количество энтомопатогена на кормовом растении.
3.4.3. ВОЗДЕЙСТВИЕ АЭРОЗОЛЯ ЛЕПИДОЦИДА КА ГУСЕНИЦ КАПУСТНОЙ СОВКИ
При испытании аэрозолей 0,5 и 3 % лепидоцида наблюдали изменения в гибели гусениц капустной совки, связанные с плотностью покрытия кормового растения (табл.15).
Высокая гибель насекомых обеспечивалась при плотности покрытия в среднем 7 тыс. капель на см2, поэтому определение величины ЛК50 аэрозоля лепидоцида проводили при обеспечении высокой плотности покрытия кормовых растений. Она составила для гусениц капустной совки И-го возраста 0,0147 и 0,067% соответственно на пятый и седьмой дни после обработки, что на порядок ниже показателя, установленного при крупнокапельном диспергировании суспензии лепидоцида.
Таблица 15
Воздействие аэрозоля лепидоцида на гусениц капустной совки_
Концентрация препарата,% Плотность покрытия, тыс.кап./см2, ММД, мкм сск Х±5; Гибель гусениц, % по Абботу
0,5 4 ±0,25** 17 137 ± 0,96 14
0,5 7 ±0,19 36 1,50 ±0,99 93
3 1 ± 0,44 35 - 76
3 2 ±0,64 32 - 68
НСР 05 = 13
При обработке аэрозолем лепидоцида яйцекладок капустной совки отмечали низкий процент отраждения гусениц в контроле и в вариантах опыта, где все насекомые погибали (табл.16). Последнее связано с инсектицидным воздействием бактерий, находящихся на поверхности яиц.
Во всех вариантах наблюдали осаждение капель в ячеистой микроскульптуре ХОрНОНа ЯКЦ. Это обстоятельство обусловило высокую гибель 'эмбрионов как в опыте, так и в контроле, поскольку капли раствора глицерина на поверхности яйца препятствуют поступлению кислорода через его оболочку. Для капустной совки характерен открытый тип яйцекладки, поэтому аналогичный эффект следует прогнозировать при использовании аэрозоля лепидоцида в полевых условиях.
Анализ результатов лабораторных исследований микробных аэрозолей показал, что для контроля популяций капустной совки на ларвальной и овариаль-
ной стадиях развития целесообразным является использование 0,5%-ной суспензии лепидоцида в виде аэрозоля с ММД частиц 30-35 мкм и при обеспечении плотности покрытия около 7 тыс.кап./см2
Таблица 16
Воздействие аэрозоля лепидоцида на яйцекладки капустной совки
№ ва- Характеристика аэрозоля Плотность покры- Отродилось Гибель отро-
ри- тия гусениц,% дившихся
анта поверхностей, тыс.кап./см2 гусениц,%
ММД, ДМК, монодис- верти- горизон-
мкм мкм персность,б, кальных тальных
1 12,7 12 1,17 34±7* 81±10 10 100
2 20,4 16 1,28 30±1* 77±9 10 100
3 31,0 24 1,32 26±8* 25±5** 7 100
Конт-
роль 28,4 22 1,42 5618 48±7* 10 24
3.4.4.УСЛОВИЯ ПРИГОТОВЛЕНИЯ РАБОЧЕЙ СУСПЕНЗИИ
БАКТЕРИАЛЬНОГО ПРЕПАРАТА Установлено, что вещества, используемые для приготовления рабочего раствора при аэрозольном опрыскивании, или входящие в его состав, не оказывают отрицательного влияния на жизнеспособность спор Bacillus thuringiensis. Количество колоний на чашке Петри при нанесении водной суспензии лепидоцида составляло 25,0+9,7, а при диспергировании в дизельном топливе, растворе глицерина (25%) и в растворе глицерина с добавлением уранина (0,005%) соответственно - 23,0+11,3; 21,0±5,2 и 18,6±2,6 колоний/чашку.
Для успешного применения бактериальных препаратов существенное значение имеет время нахождения спор и кристаллов бактерий в рабочей жидкости. Изучение влияния экспозиции рабочего раствора лепидоцида до момента диспергирования показало, что через 3 часа после приготовления суспензии необходимо проводить ее диспергирование, поскольку дальнейшее инкубирование ведет к разрушению кристаллов, о чем свидетельствует увеличение содержания белка в растворе (табл.17).
Таблица 17
Характеристика суспензии лепидоцида в зависимости _от времени инкубации в рабочем растворе_
( Экспозиция,час. | pH | Белок, мг/мл, И Sä | ССК, х± s< |
0 9,85 0,299±0,015 2,07±1,50
3 9,90 0,352±0,040 1,76+0,80
6 9,70 0,403±0,012** 2,70±1,80
24 9,40 0,411±0,025** 7,32±5,3
При диспергировании свежеприготовленной суспензии лепидоцида не наблюдалось агрегации спор и кристаллов в каплях аэрозоля и редукции кри-
сталлов, но формировалось наибольшее количество (60+14)% капель, не содержащих бактерий.
Основываясь на результатах лабораторных исследований, можно заключить, что микробный аэрозоль, содержащий минимальное количество «пустых» капель и имеющий низкую агрегацию бактерий в каплях, а так же лучшую сохранность кристаллов в период приготовления рабочей суспензии, обеспечивается при диспергировании рабочего раствора после получасовой экспозиции с перемешиванием.
3.4.5 .ФИЗИЧЕСКИЕ И БИОЛОГИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ МИКРОБНОГО АЭРОЗОЛЯ, ОБРАЗУЕМОГО ГЕНЕРАТОРОМ ДАГ-3 При внесении энтомопатогенов в агроценоз не установлено зависимости между физическими характеристиками и биологической эффективностью аэрозоля лепидоцида по ширине захвата генератора ДАГ-3 (табл.18).
Таблица 18
Изменение физических и биологических характеристик аэрозоля лепи-
доцида по ширине захвата генератора ДАГ-3
Показатели Расстояние от хода гене ратора, м
50 150 400 500
ММД, мкм 50 30 32 25
Экспозиция облака над растением,с 4614 75±10 62±5 180±49
Импульс концентраций, [(г х с)/м3] х Ю"10 10,2 7,7 4,1 6,1
Плотность покрытия, кап./см2 44±10 914* 27±5 б8±2б
Количество капель, заполненных спорами и 47112 50±27 2,311,3 0,0410,02**
кристаллами бактерий,% х ± в*
ССК, х!^ 1,810,7 2,0±1,2 7,0±5,9 8,114,1
Биологическая эффективность на 5 день,% :
- капустная совка 68±5 70±17 49±21 -
- капустная моль 8712 67110 83±5 -
Анализ данных, характеризующих применение микробного аэрозоля в аг-роценозах капустного поля лесостепной зоны Приобья методом главных компонент позволил выделить три главных фактора, которые определяют 75,8% вариации всей совокупности изученных признаков и соответствуют первой, второй и третьей главным компонентам (табл.19).
Согласно вкладам и взаимосвязи признаков в пределах каждого из трех собственных векторов главные компоненты интерпретируются как численность популяций чешуекрылых ( Я1 = 32,0), плотность покрытия растений каплями аэрозоля ( Хл = 29,7) и норма расхода препарата ( к щ= 14,1). Все выделенные факторы независимо друг от друга оказывают влияние на биологическую эффективность микробного аэрозоля. По совокупности признаков, определяющих второй и третий факторы, можно судить об их явной взаимосвязи, поскольку влияние каждого из них и их взаимодействие определяют, в конечном счете, дозу инфекционного агента, нанесенную на растение и в этом смысле эти факторы оказывают однонаправленное действие в анализируемой системе. Оба эти фактора поддаются регулированию в рамках технологического процесса дис-
пергирования препарата. Следовательно, возможна оптимизация процесса диспергирования бактериальных препаратов генератором ДАГ-3.
Таблица 19
Собственные вектора матрицы коэффициентов парных корреляций
Признаки Собственные вектора
I ] II | III
1 Норма расхода препарата, кг/га 0,05 0,35 0.47
2.Расстояние отхода генератора, м 0,20 0,01 -0,57
3.Экспозиция растений в аэрозоле, с 0,14 0.43 0,16
4.Время после обработки, дни -0,26 0,17 -0,25
5.Капустная совка: численность, гус./раст. 0.38 0,01 -0,08
б.Капустная совка:заселенность растений,% 0,27 0,26 -0,24
7.Капустная совка: возрастная структура популяции,% -0.28 0,24 0,02
8.Капустная совка:биологическая эффективность аэрозоля,% -0.30 -0,17 -0.36
9.Капустная моль:численность, гус./раст. 0.38 -0,24 0,04
10.Капустная моль:заселенность растений,% 0Д5 -0,24 -0,07
1 ¡.Капустная моль.биологическая эффективность аэрозоля,% -0.34 0,25
12.Плотность покрытия вертикальных поверхностей,кап./см2 0,21 0.39 -0,21
13.Плотность покрытия горизонтальных поверхностей,кап./см2 0.21 0.42 -0,13
Коэффициент детерминации, ка 0,69 0,64 0,77
Дисперсии главных компонент, % от общей суммы 32,0 29,7 14,1
'значимые вклады признаков в собственные вектора подчеркнуты
3.4.6.ВЛИЯНИЕ МИКРОБНЫХ АЭРОЗОЛЕЙ НА ЭНТОМОФАГОВ
В полевых опытах было установлено, что при первичном внесении микробного аэрозоля в агроценоз происходит снижение численности наездников, что объяснимо снижением количества фитофагов после применения энтомопа-тогенных бактерий. Последующие обработки не влияли на характер динамики наездников и тахин (рис.9). Среднесезонная численность энтомофагов из сем. Вгасош(1ае составляла 8,1 ± 5,9 и 9,6 + 3,6; из сем. Тас1нтс1ае - 1,6 ± 1,58 и 1,8 ± 1,3 экз. в пробе, соответственно в березняке и на укропе. Существенной разницы между стациями, непосредственно подвергшимися воздействию аэрозоля лепидоцида (укроп) и соседствующими с ними (березняк), не обнаружено.
В лабораторных условиях не выявлено изменений в продолжительности жизни имаго паразита капустной белянки Арате1ез у1отега1ч5 от контактного воздействия аэрозолем лепидоцида (табл.20). Различий в локомоторной активности, половом и репродуктивном поведении обработанных и контрольных насекомых не наблюдалось. Различия в плодовитости самок объясняются различиями в соотношении полов.Основная часть капель, осевших на насекомых, была сосредоточена на крыльях и представляла мелкодисперсную фракцию аэрозоля (табл.20).
В опытах по изучению воздействия энтомопатогенных бактерий на личинок мух тахин через корм хозяина - гусениц капустной совки Ш-го возраста, установлено, что количество окуклившихся личинок паразита в вариантах достоверно не отличалось от контроля (табл.21). Выход личинок двукрылых из хозяина для окукливания начался на 3-й , а массовое окукливание - на 10-й дни
опыта. Наблюдалась гибель (не более 40%) гусениц хозяина от воздействия аэрозолем лепидоцида на 5-ый день опыта в первом и втором вариантах, но это существенно не повлияло на личинок паразита.
Таблица 20
Воздействие аэрозоля лепидоцида на имаго Ар^отегави_
Варианты Поло- Плодови- Медианный массовый Диаметр максимального
вой тость, диаметр капель, мкм количества капель,мкм
индекс лич./самку аэрозоля | на крыле аэрозоля | на крыле
Лепидоцид,10% 6,4 1,31 24,1 9,0 21 5,3
Лепидоцид, 1% 3,1 6,80 22,2 9,8 10,3 4,8
Лепидоцид,0,1% 4,1 0,90 18,5 13,3 11,2 5,9
Контроль, Н20 2,7 0,70 - - -
В результате проведенных исследований установлена возможность, повышения эффективности микробиологической защиты капусты белокочанной от листогрызущих гусениц за счет аэрозольной технологии внесения бактериальных препаратов. В лабораторных и полевых условиях были получены доказательства отсутствия серьезных отрицательных воздействий аэрозоля лепидоцида на энтомофагов капустного поля в лесостепи Приобья.
Таблица 21
Воздействие аэрозоля лепидоцида на личинок мух сем.ТасЫшске
Г Варианты | Окуклилось личинок паразита, % 1 | Влияние фактора,% 1
Лепидоцид, 10% 71,4 0,84 6,5
ЛепидоцмдД% 64,2 1,65 12,1
Лепидоцид,0,1% 69,3 1,33 10,8
Контроль, Н2О 90,1
3.5.МИКРОБИОЛОГИЧЕСКИЙ КОНТРОЛЬ ЛИСТОГРЫЗУЩИХ НАСЕКОМЫХ В АГРОЦЕНОЗЕ КАПУСТНОГО ПОЛЯ
Микробиологический метод занимает центральное место в системе биологического контроля популяций чешуекрылых. Экологические аспекты влияния энтомопатогенов на сообщество листогрызущих насекомых рассмотрено нами с учетом взаимоотношений патогена с организмом насекомого-хозяина и внешней средой.
3.5.1.СОХРАННОСТЬ ЭНТОМОПАТОГЕННЫХ БАКТЕРИЙ НА ЛИСТЬЯХ КАПУСТЫ
При нанесении на капусту суспензии лепидоцида ручным опрыскивателем количество жизнеспособных спор на растениях резко снижается в первые сутки, но их сохраняется в среднем в 10 раз больше в течение последующих пяти дней, если используется препаративная форма стабилизированный порошок.
Результаты биотестов показали, что гибель гусениц, воспитывающихся на листьях капусты, собранных в поле через 1, 3, 5 и 7 дней после обработки бактериальным препаратом лепидоцидом концентратом снижается соответственно с 81,6 до 75 , 40 и 0%. При нанесении на растения лепидоцида в форме смачивающегося порошка, сохраняется более высокий инфекционный фон в течение
Д аты
Рис.9. Динамика численности энтомофагов при четырехкратном внесении (27.07,2.08, 8.08 и 22.08) микробного аэрозоля в агроценоз капустного поля.
пяти дней после обработки, что обеспечивало гибель 89,9; 85 и 67% гусениц, питавшихся на листьях, собранных в 1-й, 3-й и 5-й дни после обработки.
3.5.2.РОЛЬ ПРЕПАРАТИВНОЙ ФОРМЫ МИКРОБНЫХ ПРЕПАРАТОВ В ИХ ИНСЕКТИЦИДНОЙ АКТИВНОСТИ
В качестве критерия оценки воздействия энтомопатогена на организм хозяина была выбрана активность фермента-мишени. Известно, что наблюдается активирование митохондриальной Mg-зaвиcимoй АТФазы в момент первичного воздействия белкового эндотоксина бактерий на эпителиальные клетки среднего отдела кишечника гусениц, т.е. на самых ранних этапах заражения, интенсивность которого определяет последующее течение инфекции. В наших экспериментах наблюдали увеличение активности фермента-мишени после обработки препаратом гусениц капустной совки.(табл.22). Динамика процесса свидетельствует о более высоком и быстром токсическом воздействии энтомопатогена на организм гусениц при использовании его в форме лепидоцида стабилизированного порошка.
Таблица 22
Активность Mg^-АТФазы гусениц капустной совки третьего возраста,
Препарат Время после заражения, мин. Активность фермента
Р„, мкмоль в час на мг белка | %
Контроль, 60 8,450 ± 0,05 100
вода 120 0,132 ±0,02 100
180 4,810 ±0,27 100
240 7,140 ±0,27 100
Лепидоцид 60 8,620 ± 0,09 102 ±3
концентрат 120 0,182 ±0,04 140 ±28
180 7,700 ±0,12 160 ± 6
240 7,210 ±0,04 101 ±0,5
Лепидоцид 60' 26160 ±4,13 310 ±46
стабилизи- 120 0,395 ±0,11 299 ± 78
рованный 180 11,880 ±0,94 247 ± 16
240 13700 ± 1,97 192 ± 19
Таким образом, установлено, что препаративная форма за счет различий в ингредиентах обеспечивает не только лучшую сохранность энтомопатогенов на растении, но и повышение их инсектицидной активности путем ускорения и усиления патологического процесса.
3.5.3.СОВМЕСТНОЕ ПРИМЕНЕНИЕ ЭНТОМОПАТОГЕНОВ С ИНГИБИТОРАМИ СИНТЕЗА ХИТИНА Оценка номолта показала, что препарат эффективен не только в отношении капустной совки, но позволяет оптимизировать одновременный контроль популяций других чешуекрылых. При использовании бактериального препарата и ингибитора синтеза хитина для контроля популяций чешуекрылых установлено наличие овоцидного воздействия на капустную белянку. Обработка растений номолтом и баковой смесью номолта и лепидоцида приводила к значительному снижению отрождения гусениц (табл.23).Гибель отродившихся гусениц при ис-
Таблица 23
Овицидное действие ингибитора синтеза хигина на капустную белянку
Варианты
Отрождение
Гибель отродившихся
гусениц,% гусениц.%
76 ±8 20
7 ± 2 35
12 ± 5 100
7 ± 6 28
84 ±6 0
Биологическая эффективность,%
Лепидоцид, 1 кг/га Номолт, 0,6 кг/га Баковая смесь препаратов, 0,5 кг/га + 0,3л/га Последовательное внесение препаратов Контроль, Н2О НСРю
80 94
100
94
12
пользовании баковой смеси препаратов определялась совместным воздействием энтомопатогенных бактерий и ИСХ, что обеспечило максимальную биологическую эффективность.
При определении уровня паразитирования гусениц капустной белянки в агроценозах, где проводился эксперимент, значимой разности между контролем и вариантами опыта не обнаружено. Во всех случаях от 6 до 10 % популяции было заражено яйцеедом АраШекэ зр. Этот факт свидетельствует об отсутствии негативных воздействий применяемых препаратов на энтомофагов.
3.5.4.ВОЗДЕЙСТВИЕ БАКТЕРИАЛЬНЫХ ПРЕПАРАТОВ НА ЖУКОВ ЗЕМЛЯНЫХ БЛОШЕК Применение бактериальных препаратов, содержащих экзотоксин, для снижения численности жуков земляных блошек в агроценозе капустного поля не дало положительных результатов (табл. 24). Имеющийся арсенал микробиоло-
Таблица 24
Влияние биопрепаратов на земляных блошек_
Препарат Плотность жуков, экз./м'1 Биологическая эффективность по дням учета, %
до обработки после обработки через
3 дня | 5 дней 3 1 5
БТБ 251 ±46 136±31 251±37 47,7 15,3
Инсектин 183±43 9818 243111 48,8 О
Турингин-2 224±59 94±45 253145 59,8 4,3
Контроль,Н20 217±59 22б±34 256146 __
гических средств не обеспечивает эффективного регулирования популяций блошек. Их влияние на жуков скорее можно охарактеризовать как репеллент-ное, чем инсектицидное. Вероятно, новые бактериальные препараты, созданные на основе штаммов, обладающих инсектицидной активностью в отношении жуков (например, бацикол), позволят решить проблему микробиологического контроля популяций земляных блошек.
3.5.5 .ВОЗДЕЙСТВИЕ МИКРОБНЫХ ПРЕПАРАТОВ НА ГУСЕНИЦ ЛУГОВОГО МОТЫЛЬКА Сочетание высокой производительности аэрозольной технологии с экологической безопасностью энтомопатогенных бактерий позволяют обеспечить защиту овощных культур, в частности - капусты, при вспышках массового размножения лугового мотылька,когда необходима обработка не только защищаемой культуры, но и всех прилегающих стаций агроценоза. В наших исследованиях наблюдали снижение численности полифага с 68,4 до 51 и 29,4 гус./м2 соответственно через 5 и 7 дней после внесения в агроценоз лепидоцида аэрозольным генератором ПАУ-М. Норма расхода препарата составляла 0,3 кг/га. Повторная аналогичная обработка через 10 дней привела к снижению плотности гусениц до 3 экз./м2 на пятый день учета. Из гусениц, собранных в поле после первой аэрозольной обработки, в лабораторных садках окуклилось 3,3% , что свидетельствует о пролонгированном эффекте воздействия энтомопатогена на популяцию лугового мотылька.
Применение лепидоцида стабилизированного в технологии крупнокапельного опрыскивания обеспечивало биологическую эффективность 95 - 98 % при
защите капусты белокочанной от гусениц лугового мотылька при их численности 17 ± 2 экз./раст.
Таким образом, изучение роли микробиологического метода в регулировании численности фитофагов агроценоза капустного поля показало, что бактериальные препараты эффективно сдерживают численность листогрызущих гусениц, но не оказывают существенного влияния на земляных блошек. Для ин-тродуцированного патогена организм насекомого, с соответствующими мишенями воздействия патогена, является экологической средой, которой предшествует другая среда обитания. До попадания в хозяина, патоген испытывает сильное влияние абиотических факторов окружающей среды. Очевидно, что успех микробиологического контроля фитофагов определяется силой воздействия эн-томопатогена на организм хозяина, а также уровнем защиты от абиотических факторов. И то и другое обеспечивается выбором препаративной формы биологических препаратов. Их инсектицидная активность и сохранность на листьях капусты могут быть повышены за счет препаративной формы. Их применение с ингибиторами синтеза хитина позволяет пролонгировать период эффективного контроля популяций листогрызущих гусениц на капусте, а так же обеспечить эффективное воздействие как на ларвальную, так и на овариальную стадии развития чешуекрылых.
З.б.ОЦЕНКА ЭФФЕКТИВНОСТИ ЭКОЛОГИЧЕСКИ БЕЗОПАСНОЙ СИСТЕМЫ РЕГУЛИРОВАНИЯ ЧИСЛЕННОСТИ ФИТОФАГОВ
Обеспечение эффективного регулирования численности фитофагов в аг-роценозе возможно только при совместном использовании предлагаемых приемов. Как метод ловчих культур, так и микробиометод предполагают наличие некоторого количества фитофагов на посадках капусты. При питании насекомых вероятна опасность переноса возбудителей бактериальных болезней растений. Для капусты белокочанной в лесостепной зоне Приобья наиболее опасным и распространенным является возбудитель сосудистого бактериоза. С целью профилактики заболевания и для повышения устойчивости растений к фитофагам необходимо включение в систему приемов получения здоровой рассады.
Наши исследования показали, что обработка семян и рассады капусты препаратом на основе флуоресцирующих псевдомонад обеспечивает увеличение массы корня и листовой поверхности рассады, снижает ее пораженность черной ножкой и обеспечивает лучшую приживаемость (табл.25). Применение ризоплана в рассадный период снижает распространенность сосудистого бактериоза в период вегетации и обеспечивает повышение средней массы кочанов по сравнению с контролем.
Оценка предлагаемых приемов повышения эффективности микробиоме-тода показала, что аэрозоли лепидоцида стабилизированного порошка обеспечивают контроль гусениц капустной моли и сдерживают численность гусениц
Таблица 2(5"
Влияние ризоплана на биометрические показатели рассады и развитие за_болеваний капусты белокочанной_
Показатели Варианты опыта
ризоплан ТМТД вода
(хим.контроль) (контроль)
1 .Длина корня, см 84±0,7 7,7±2,6 8,4±1,6
2.Масса корня, мг 6801140** 50±10* 10±5
3.Надземная масса, г 2,3 ±0,5 1,4±0,2 1,7±0,2
4.Колячество листьев, шт. 2,8±0,4 2,4±0,2 3,2±0,4
5 .Площадь листьев, см2 71±14Ц 39±5 39±7
б.Пораженность черной ножкой, % 0 0 20
7.Приживаемость рассады, % (НСР05 =20,4) 92,4 60,8 61,2
8.Сосудистый бактериоз:
- распространенность^ 7,6 10,6 39,5
- интенсивность заболевания,балл 5,76 6,17 5,00
9.Масса кочанов, кг 2,43±0,49 2,13±0,381 1,43±0,23*
капустной совки.Положительные результаты дал опыт включения ингибитора синтеза хитина (номолт) в ротацию препаратов с целью повышения эффективности регулирования популяций капустной совки и предотвращения вредоносности капустной белянки.
Эффективность приема повышения растительного разнообразия агроце-ноза капустного поля за счет включения ловчей культуры не ограничивается только предотвращением вредоносности жуков земляных блошек на капусте. Высока экономическая и экологическая эффективность этого приема. Затраты на защиту в 7 раз ниже, чем при использовании традиционных обработок инсектицидами. Свидетельством высокой экологической значимости этого приема является анализ данных, полученных в опытах, где применялась разработанная система регулирования численности фитофагов, которая включает приемы получения здоровой рассады, ловчую культуру и микробиометод. Инсектициды, используемые в традиционной системе защиты капусты от насекомых, при высокой начальной биологической активности не обеспечивают лучшей защиты
Таблица 26
Характеристика урожая капусты п ри различных системах защиты
Система зациты Пов эежденность Численность гусениц в период уборки, экз /Юраст Масса кочана, кг Х± Sx
рассады блошками, балл кочанов капустной тлей,% кочанов гусеницами, %
Разработанная Традиционная
1,28±0,44 2,03±0,37
0,510,2 4±3,5*
1,2±0,4 2,5±0,1 *
1,3±0,2 3,0±0,7*
2,53±0,50 2,43±0,53
урожая, поскольку качество товарных кочанов не улучшается. Их поврежден-ность гусеницами достоверно снижается при использовании разработанной системы защиты (табл.26).Снижение численности листогрызущих гусениц в
период уборки и уменьшение поврежденности ими кочанов при исключении инсектицидов свидетельствуют об активизации естественных механизмов регуляции популяций фитофагов, в частности - деятель- ности энтомофагов. О повышении их роли так же свидетельствует отсутствие случаев массового размножения и вредоносности капустной тли за весь пятилетний период, когда применялась ловчая культура.
Важнейшим моментом является необходимость использования всех разработанных приемов: 1 - получение здоровой рассады, 2 - использование ловчей культуры и 3 - повышения эффективности микробиологического контроля, совместно или в системе, в этом случае обеспечивается реализация потенциала энтомофагов агроценоза капустного поля, что является основанием для включения «пассивного биометода», в качестве составной части, в экологически безопасную систему регулирования численности фитофагов. Последнее придает разработанной системе природоохранное значение и обеспечивает фитосани-тарную стабилизацию агроценоза.
ВЫВОДЫ
1 .Экологической основой фитосанитарной стабилизации агробиоценозов является изучение и использование существующих биоценотических связей и взаимоотношений, которые определяют динамику популяций фитофагов.
2.Установлено, что популяции земляных блошек (отр. Coleóptera, сем. Chrysomelidae, подсем. Halticinae) в агроценозе капустного поля, лесостепной зоны Приобья представлены видами: блошка крестоцветная черная, Phyllotreta atra L., (52-74%), хлебная полосатая, Ph.vittula Redt., ( 13-37%), блошка крестоцветная волнистая, Ph.undulata Kutsch.,(3-8%). Сопутствующими видами являются блошка крестоцветная выемчатая,Ph.striolata F., и блошка крестоцветная светлоногая, Ph.nemorum L., доля которых составляет 2-5%. Видовая структура популяций земляных блошек меняется в течение сезона: хлебная полосатая блошка преобладает в течение мая до третьей декады июня, блошка крестоцветная черная - в последующие месяцы до ухода жуков на зимовку.
3.На основании изучения видового состава и пищевого поведения жуков установлена роль трофического фактора в формировании сезонной динамики и пространственно-временного распределения популяций земляных блошек в агроценозе. Изучение сравнительной аттрактивное™ капустных культур для перезимовавшего поколения земляных блошек показало, что горчица сарептская (Brassica jncea var.sareptana) обладает большей кормовой привлекательностью, чем капуста белокочанная (В oleracea var.capitata) от всходов до фазы бутонизации и может использоваться в качестве ловчей культуры для жуков.
4.Использование ловчей культуры исключает применение инсектицидов на защищаемой культуре, что обеспечивает реализацию биотических механизмов регуляции фитофагов и ведет к фитосанитарной стабилизации агроценоза.
5.Установлено, что комплекс листогрызущих гусениц (orp.Lepidoptera) на капусте белокочанной представлен видами: капустная совка,Mamestra brassicae Ь.(сем. Noctuidae), отличная, или садовая, совка,M.suasa SchifT., капустная моль,Р1Ще11а maculipennis Curt.(ceM. Plutellidae), капустная белянка, Pieris
brassicae Ь.(сем. Pieridae), репная белянка,P.rapae L. и, в годы массового размножения, - луговой мотылек, Pyrausta sticticalis Ь.(сем. Pyralidae). В популяциях совок на пойменных увлажненных участках доминирует отличная совка (до95%), капустная совка (до 93%) - на более сухих.
6.Характер сезонной динамики и видовое разнообразие популяций чешуекрылых в агроценозе капустного поля определяют выбор препаратов на основе энтомопатогенных бактерий Bacillus thuringiensis и ингибиторов синтеза хитина как экологически наиболее безопасных средств регулирования их численности.
7.Изучение триотрофа «энтомопатоген-фитофаг-растение» показало, что регулирование популяций чешуекрылых обеспечивается энтомоцидным и энто-мостатическим влиянием бактериальных препаратов на личиночную стадию. Последнее проявляется в уменьшении прироста и кормовой нормы гусениц, получивших сублетальную дозу энтомопатогена и, следовательно, определяет снижение их вредоспособности.
8.Лимитирующим видом в микробиологическом контроле популяций чешуекрылых агроценоза капустного поля является капустная совка. Повышение эффективности бактериальных препаратов в отношении этого и других видов листогрызущих гусениц достигается выбором их препаративной формы, совместным применением с ингибиторами синтеза хитина и технологией внесения в агроценоз.
9.Для контроля сохранности спор и кристаллов Bacillus thuringiensis в процессе приготовления и диспергирования рабочего раствора бактериального препарата и характера их распределения на растении целесообразно использование методов электронной микроскопии. Результаты биотестов, электронно-микроскопических и микробиологических исследований свидетельствуют о влиянии условий приготовления и способа диспергирования рабочего раствора бактериального препарата на сохранность и инсектицидную активность спор и кристаллов энтомопатогенных бактерий.
Ю.Искусственное насыщение агроценозов энтомопатогенными бактериями в качестве природных регуляторов численности фитофагов наиболее эффективно путем применения лепидоцида стабилизированного порошка в виде микробного аэрозоля. Оптимальными являются микробные аэрозоли с ММД от 30 до 36 мкм, сформированные дисковым распылителем из 0,5% рабочего раствора при обеспечении плотности покрытия 7 тыс.кап./см2.
11 Использование в разработанной системе приемов получения здоровой рассады (обработка ризопланом), ловчей культуры (подсев горчицы сарептской) и бактериальных препаратов с учетом видовой структуры и сезонной динамики популяций листогрызущих насекомых обеспечивает сохранность урожая капусты белокочанной от насекомых-фитофагов без негативных последствий для окружающей среды.
РЕКОМЕНДАЦИИ ПРОИЗВОДСТВУ
Для получения экологически чистой продукции при возделывании капусты белокочанной рекомендуется применять разработанную систему мероприя- тий по фитосанитарной стабилизации агроценоза.
ОСНОВНЫЕ ПУБЛИКАЦИИ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ
1. Использование лепидоцида в борьбе с луговым мотыльком//Сиб.вестник с,-х. науки - N4, 1984. - С. 48-52. (в соавт.)
2. Эффективность двух микробиологических препаратов для борьбы с гусеницами капустной совки в Новосибирской области//Микробиологич. средства защиты раст./ СО ВАСХНИЛ.Сб.науч.тр. -Новосибирск.-! 986.-С.78-80.
3. Сохранность двух препаративных форм лепидоцида на листьях капусты// Интегриров.защита с.-х культур от вредителей и болезней/Новосиб.СХИ. Сб.науч.тр,- Новосибирск.-1986,- С.102-107.
4. Применение лепидоцида против гусениц капустной совки в Западной Сибири/Экология и география членистоногих Сибири,- Новосибирск:Наука,-1987-С. 175-176.
5. Сравнение эффективности двух препаративных форм лепидоцида// Сиб.вестник с.-х. науки.-N5,- 1987.-С.47-50. (в соавт.)
6. Сохранность энтомопатогенных препаратов при разных температурных режимах//Интегриров.защита растений от вредителей болезней и сорняков/СО ВАСХНИЛ.Сб.науч.тр.-Новосибирск.-1988.-С.¡75-179.(в соавт.)
7. Применение аэрозолей биопрепаратов против вредителей капусты// Рекомендации/СО ВАСХНИЛ,- Новосибирск.-1988.-20с.(в соавт.)
8. Метод контроля распределения спор и кристаллов бактерий на растениях при использовании микробных аэрозолей//Науч.-техн. бюлл.СибНИИЗХим. СО ВАСХНИЛ..-Новосибирск.-Вып.5,- 1988.-С.41-44.
9. Опыт внесения микробных инсектицидов в биоценоз с использованием аэрозольного генератора//Тез.докл. Симпозиума по микробным пестицидам. Болгария - Пловдив.-1988.-С.24
10.Эффективность аэрозольной технологии применения лепидоцида против гусениц лугового мотылька //Актуальные вопросы интенсификации с.-х/Тез.докл. Всесоюз.конф.молодых ученых.-Новосибирск.-1989.-С. 40-41.(в соавт.)
11 .Использование аэрозоля лепидоцида для защиты посадок капусты от вре-дителей//Проблемы создания и применения микробиол. средств защиты рас-тений/Тез.докл. Всесоюз.конф. - Велегож,- 1989.-С.16. (в соавт.) 12.0ценка инсектицидной активности двух препаративных форм лепидоцида по удельной активности фермента- мишени//Проблемы создания и применения микробиол. средств защиты растений/Тез.докл. Всесоюз.конф.-Велегож,-1989.-С. 17. (в соавт)
13.Условия эффективного применения аэрозоля лепидоцида против капустной совки//Биологич. метод защиты растений/Тез.докл. Всесоюзн.конф -Минск.-1990.-С. 160-161. (в соавт)
14.Изучение факторов, определяющих эффективность аэрозоля лепидоцида
//Агроэколог. проблемы защиты с.-х.культур в Сибири/СО ВАСХНИЛ.Сб.науч.тр,- Новосибирск.-1990.-С. 59-67.
15.Изучение влияния гурингина на листогрызущих вредителей капус-ты//Агроэколог. проблемы защиты с.-х.культур в Сибири/СО ВАСХНИЛ.Сб.науч.тр.-Новосибирск.-1990,- С.42-45.
16.Проблемы применения микробных аэрозолейЮкологич.проблемы защ. Раст/Тез.докл.конф. молодых ученых.-Ленинград.-1990.-С. 117-118.(в соавт.) 17.Экологическая оценка аэрзольной технологии применения лепидоцида// Экологич.проблемы защ. раст /Тез.докл.Конф. молодых ученых.-Ленинград.-1990,-С.247-248.(в соавт.)
18.Проблемы применения микробных аэрозолей для защиты растений от вредителей//Тез.докл.Второго симпозиума по микробным пестицидам,- Протвино, М.-1990.-С.96
19.Чувствительность двух видов гусениц сем. Иосйнске к бактериальному инсектициду/ЯТрогноз и интегриров. борьба с вредителями/СО РАСХН.Сб.науч.тр,- Новосибирск,-1991 ,-С.45-49.(в соавт.) 20 Оценка термомеханического способа получения аэрозолей биопрепара-тов//Перспектив. процессы механизации защ. раст/ СО РАСХН.Науч.-техн. бюлл.-Вып.2.-1991,- С.34—37. (в соавт.)
21.Воздействие аэрозоля лепидоцида на овариальную стадию капустной сов-ки//Перспектив процессы механизации защ. раст./ СО РАСХН.Науч.-техн. бюлл.-Вып.2.-1991,- С. 37-40(в соавт.)
22 .Микробные аэрозоли для защиты посадок капусты от листогрызущих гу-сениц//Вестн.Росс.акад. с.-х.наук.- N4.-1993,- С.29-31.
23.Формирование популяций земляных блошек в агроценозе капустного поля с включением ловчих культур//Проблемы науки и производства в условиях аграрн.реформы/Тез.докл. Научно-пракг. конф.НГАУ,- Новосибирск,-1993,-С.28.
24.Пространственно-временное распределение земляных блошек в агроценозе капустного поля//Сиб. вестн. с.-х. науки,- N3. - 1994.-С.62-66
25.Применение бактериального инсектицида и ИСХ для контроля листогрызущих гусениц на капусте в лесостепи Приобья//Агрохимия,- N 1,- 1995,-С.84-89
26.Природоохранная защита капусты от вредигелей//Аграрная наука,- N2,-1995,- С.46-47.
27.Экологически безопасная защита капусты от крестоцветных бло-шек//Тез.докл.Всеросс. съезда по защите растеиий.-Санкт-Петербург - 1995,-С.516.
28.Защита капусты белокочанной от вредителей, болезней и сорняков в природоохранных зонах возделывания лесостепи Прнобья //Рекомендации/СО РАСХН. - Новосибирск-1995.-24с.
29.Видовой состав листогрызущих совок на посадках капусты белокочанной в лесостепи Приобья//Проблемы АПК в условиях рыночной экономики/Тез. докл.Науч.-практ. конф. НГАУ.-Новосибирск - 1996 - С.67-68
30.Метод ловчих культур для защиты капусты белокочанной от крестоцветных блошек//Вестник Росс. Академии с.-х. наук. -N1.-1996.-0.41-44. 31 .Экологически безопасные средства борьбы с земляными блошками на посадках капусты белокочанной//Агрохимия,- 1996,- N8-9,- С.112-116.
32.Использование метода повышения растительного разнообразия агроцено-зов при защите капусты белокочанной от крестоцветных блошек// С,-х.биология.- N1.-1997,- С. 95-101.
33.Природоохранная система защиты капусты белокочанной от вредных организмов в лесостепи Приобья //Учебное пособие.-Новосибирск.-1996,- 28с. 34.Экологическая оценка аэрозольной технологии применения энтомопато-генных бактерий //Регуляция численности беспозвоночных и фитопатоге-нов/Сб.науч.тр. НГАУ, ИСиЭЖ СО РАН.-Новосибирск.-1997,- С.99-104.(в соавт.)
Текст научной работыДиссертация по биологии, доктора биологических наук, Осинцева, Любовь Анатольевна, Новосибирск
уУ-'
НОВОСИБИРСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ АГРАРНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ
/
На правах рукопи
Осинцева Любовь Анатольевна
ЭКОЛ0ГИЧЕСКИ БЕЗОПАСНАЯ СИСТЕМА РЕГУЛИРОВАНИЯ ЧИСЛЕННОСТИ
/
1ИСТ0ГРЫЗУЩИХ НАСЕКОМЫХ В АГРОЦЕНОЗЕ КАПУСТНОГО ПОЛЯ
03.00.16 - экология
Диссертация на соискание ученой степени доктора биологических наук
Научный консультант: доктор биологических наук, профессор Штерншис М.В.
Новосибирск, 1998
- г -
СОДЕРЖАНИЕ
Страницы
ВВЕДЕНИЕ...................................................6
ГЛАВА 1.МЕТОДИЧЕСКИЕ ПОДХОДЫ К РЕШЕНИЮ ПОСТАВЛЕННЫХ ЗАДАЧ.14
1.1. Объекты исследования..................................16
1.2.Мониторинг листогрызущих насекомых и энтомофагов......18
1.3. Методы лабораторных исследований и содержания насекомых.............................................21
1.4. Определение инсектицидной активности бакпрепаратов
по активированию фермента-мишени......................23
1.5. Оценка вредоносности насекомых........................26
1.6. Методика оценки эффективности ловчей культуры.........27
1.7. Оценка ризоплана......................................31
1.8.Оценка полевой эффективности экологически
безопасных препаратов.................................32
1.9. Оценка персистентности энтомопатогенных бактерий......33
1.10. Диспергирующие устройства............................35
1.11. Методы изучения микробных аэрозолей..................38
1.11.1.Оценка физико-биологических характеристик
микробного аэрозоля................................39
1.11.2. Изучение полевой эффективности микробных аэрозолей.45 1.И. 3. Изучение влияния микробных аэрозолей на
энтомофагов агроценоза капустного поля.............48
1.12. Обработка экспериментальных данных...................49
ГЛАВА 2.ЭКОЛОГО-БИОЛОГИЧЕСКИЕ ОСОБЕННОСТИ ЛИСТОГРЫЗУЩИХ НАСЕКОМЫХ АГРОЦЕНОЗА КАПУСТНОГО ПОЛЯ В ЛЕСОСТЕПИ ПРИОБЬЯ.51 2.1. Земляные блошки (состояние вопроса)...................52
2. 2. Земляные блошки в агроценозе капустного поля..........56
2. 3. Листогрызущие гусеницы (состояние вопроса)............76
2.4.Листогрызущие гусеницы на посадках капусты
белокочанной в лесостепи приобья......................80
ГЛАВА 3.ЭКОЛОГИЧЕСКОЕ ОБОСНОВАНИЕ МЕТОДА ЛОВЧИХ КУЛЬТУР ДЛЯ ЗАЩИТЫ КАПУСТЫ ОТ ЗЕМЛЯНЫХ БЛОШЕК.....................99
3.1.Метод ловчих культур в защите растений (состояние вопроса)..............................................99
3.2.Сравнительная аттрактивность ловчей и защищаемой культур для жуков земляных блошек....................ИЗ
3.3.Пространственно-временное распределение популяций земляных блошек в агроценозе капустного поля с включением ловчих культур............................117
3.4.Вредоносность земляных блошек на капусте при использовании ловчей культуры........................128
3.5. Технология применения ловчей культуры................136
3.5.1. Сроки сева и площадь ловчей культуры...............136
3.5. 2. Регулирование численности земляных блошек в агроце-
нозе капустного поля с включением ловчей культуры..141
3.6.Влияние ловчей культуры на компоненты агроценоза капустного поля......................................145
ГЛАВА 4.ЭКОЛОГИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ РЕГУЛИРОВАНИЯ ЧИСЛЕННОСТИ ГУСЕНИЦ СЕМЕЙСТВА NOCTUIDAE НА ПОСАДКАХ КАПУСТЫ..........150
4.1.Воздействие бактериальных препаратов на листогрызущих совок (состояние вопроса)............................150
4.2. Взаимоотношения в системе "фитофаг-растение".........153
4.3.Чувствительность гусениц сем.Woctuidae к
бактериальным препаратам.............................158
- 4 -
4.4.Влияние микробиопрепаратов на численность и вредоносность капустной совки........................160
4.5.Характер воздействия бактериальных препаратов на гусениц капустной совки..............................165
4.6.Факторы, характеризующие систему триотрофа
" энтомопатоген-фитофаг-растение".....................171
4.7.Роль ингибиторов синтеза хитина в регулировании численности гусениц капустной совки..................178
ГЛАВА 5.ФИЗИКО-БИОЛОГИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ ДИСПЕРГИРОВАНИЯ БАКТЕРИАЛЬНЫХ ПРЕПАРАТОВ.................183
5.1.Аэрозольные технологии для диспергирования энтомопатогенов (состояние вопроса)..................183
5.2.Влияние условий диспергирования рабочего раствора бак-препарата на сохранность спор и кристаллов бактерий..193
5.3.Связь биологической активности аэрозоля лепидоцида с его физическими характеристиками.....................202
5.4.Воздействие аэрозоля лепидоцида на капустную совку...208
5. 5. Условия приготовления рабочей суспензии..............216
5.6.Физические и биологические характеристики микробного
аэрозоля, образуемого генератором ДАГ-3..............221
5. 7. Влияние микробных аэрозолей на энтомофагов...........231
ГЛАВА 6.МИКРОБИОЛОГИЧЕСКИЙ КОНТРОЛЬ ЛИСТОГРЫЗУЩИХ НАСЕКОМЫХ В АГР0ЦЕН03Е КАПУСТНОГО ПОЛЯ...................238
6.1.Микробиометод в защите растений (состояние вопроса)..238
6.2.Сохранность энтомопатогенных бактерий на листьях капусты..............................................255
6.3.Роль препаративной формы микробных препаратов в их инсектицидной активности.............................260
6.4.Применение экзотоксин-содержащих бакпрепаратов.......265
6.5.Совместное применение энтомопатогенов и ингибиторов синтеза хитина.......................................269
6.6.Воздействие бактериальных препаратов на жуков земляных бошек.......................................271
6.7.Воздействие микробиопрепаратов на гусениц
лугового мотылька....................................273
ГЛАВА 7.ОЦЕНКА ЭФФЕКТИВНОСТИ ЭКОЛОГИЧЕСКИ БЕЗОПАСНОЙ
СИСТЕМЫ РЕГУЛИРОВАНИЯ ЧИСЛЕННОСТИ ФИТОФАГОВ..............276
ЗАКЛЮЧЕНИЕ...............................................285
ВЫВОДЫ...................................................296
РЕКОМЕНДАЦИИ ПРОИЗВОДСТВУ................................299
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ........................................302
ПРИЛОЖЕНИЯ...............................................356
- 6 -ВВЕДЕНИЕ
Актуальность работы. В настоящее время развивается концепция фитосанитарной стабилизации агробиоценозов, в основе которой лежит экосистемный подход (167 ). Это вызвано, в частности, необходимостью предотвращения негативных последствий широкого использования инсектицидов. Интересы сохранения здоровья человечества и поддержания жизнеобеспечивающих систем биосферы планеты стимулируют поиск экологически приемлемых методов регулирования численности насекомых. Современные тенденции. развития защиты, растений как. единой научной и. практической проблемы направлены на их разработку.
Полнота реализации такого подхода зависит от знания динамики популяций, стратегий, которые могут быть использованы и степени необходимого подавления популяций фитофагов. Изучение перечисленных вопросов в конкретных агроценозах является основой разработки комплекса мероприятий по защите сельскохозяйственных культур и включения их в технологию возделывания. Причем при выборе стратегий борьбы с фитофагами на овощных культурах на первый план должен быть поставлен вопрос экологической безопасности и полного исключения загрязнения продукции остатками пестицидов. Это объясняется спецификой организации производства овощей в пригородах, крупных промышленных, центров и в природоохранных зонах, а также потреблением овощной продукции в свежем виде. Такие ограничения определяют выбор стратегий борьбы, основанных на предотвращении вредоносности, уходе от вредителя, активного использования полезной энтомофауны, истреблении вредителя исключительно биологическими и высоко
селективными гормональными препаратами. В настоящее время в мире и, в частности, в России разрабатываются системы защиты сельскохозяйственных культур, обеспечивающие улучшение экологической ситуации в агр;)ценозах как путем оптимизации химической. защиты, так и в направлении снижения ее доли за счет введения биометода /8,184, 243, 322/.
С целью первоочередного решения актуальных практических проблем в овощеводстве Западной Сибири необходимо выделение экономически значимой культуры и разработка безопасных мер борьбы с главнейшими вредными организмами. Такой культурой, более других страдающей от листогрызущих насекомых, является белокочанная капуста, занимающая до 60% площадей в овощеводческих хозяйствах лесостепи Приобья. Высокий удельный вес белокочанной капусты в ассортименте овощной продукции Сибири, а также широкий набор вредителей на этой культуре определяют первоочередность решения проблемы природоохранной защиты в аг-роценозах капустного поля. В Новосибирской области площадь, занимаемая овощами, составляла от 3,2 до 7,3 тыс. га в период с 1985 по 1990 гг., причем половину ( 1,7 - 2,3 тыс. га) овощного поля занимали посадки белокочанной капусты. Урожайность культуры в среднем по Новосибирской области снижалась, начиная с 1985 г. (355 ц/га) по 1993. г. (254. ц/га), за исключением. 1.987 г., когда она составляла 374 ц/га. В ряду хозяйственно-экономических причин этого стоят проблемы защиты капусты белокочанной от насекомых.
Проблема борьбы с вредителями капусты белокочанной интенсивно изучается в направлении максимального снижения количества инсектицидных обработок и повышения эффективности биологи-
ческих препаратов, применяемых против листогрызущих гусениц (5,11,58,103,129). Для районов Сибири разработаны рекомендации по применению микробиологических инсектицидов для контроля популяций чешуекрылых (73,74,207,209). Для Новосибирской области создана система защиты капусты с минимальным использованием инсектицидов (74). Отличительной особенностью экологически безопасной. системы, защиты, капусты от насекомых-фитофагов должно стать полное исключение применения инсектицидов на защищаемой культуре и минимализация отрицательного воздействия, средств защиты на окружающую среду и человека.
В настоящее время отмечается снижение объемов использования биологической защиты растений по России в целом: с 22 млн. га в 1990 до 1,6 млн.га в 1994г. Если в течение четырех лет объемы защитных мероприятий в России сократились в 2, 5 раза, то применение биометода - в 13 раз (204) . Такая ситуация во многом обусловлена экономическими причинами, но не следует исключать и тот факт, что, несмотря на интенсивные исследования и достигнутые успехи в области биологических методов защиты овощей, экологически безопасные природоохранные технологии не только не могут считаться внедренными в практику возделывания этих культур, но и достаточно разработанными. В частности при защите белокочанной капусты от насекомых-фитофагов реализация требований экологической безопасности сдерживается отсутствием эффективных биологических средств борьбы с крестоцветными блошками, высокая вредоносность которых в период высадки рассады обуславливает необходимость ее исключения. Один из подходов, отвечающих этим требованиям, состоит в использовании ловчих культур (345).
Микробиологический метод борьбы следует признать одним из наиболее удачных и хорошо разработанных подходов в решении проблемы подавления численности листогрызущих гусениц на капусте (204,313). Проблема заключается в том, что в комплексе листогрызущих гусениц, повреждающих капусту, имеются виды, проявляющие устойчивость к воздействию применяемых бактериальных препаратов. Эта проблема требует изучения вопросов, касающихся повышения эффективности микробиометода.
С начала разработки микробиометода и до настоящего времени остается актуальной проблема обеспечения полевой эффективности биопрепаратов, касающаяся технологии их применения, центральное место в которой занимает вопрос о средствах и условиях диспергирования рабочих суспензий. Она заключается в решении вопросов,связанных с типом диспергирования, размером капель,, распределением и плотностью отложений, препарата, установлением корреляции этих физических показателей с биологической эффективностью применяемых патогенов. Все эти вопросы, конкретизированные, относительно защищаемой культуры и вида вредителя составляют решение проблемы совершенствования технологии применения микробиометода с целью повышения его эффективности.
Актуальность вопросов, связанных с разработкой экологически безопасной системы защиты капусты белокочанной от фитофагов в лесостепи Приобья, определила цели и задачи наших исследований.
Цели и задачи исследований. Целью наших исследований явилось биологическое обоснование и разработка экологически безопасной системы защиты капусты белокочанной от листогрызущих
насекомых в лесостепи Приобья. Для достижения этой цели требовалось решение следующих задач:
-изучить эколого-биологические особенности листогрызущих насекомых на капусте белокочанной в лесостепной зоне Приобья;
- провести подбор, оценку и изучить влияние ловчей культуры на динамику популяций земляных блошек в агроценозе капустного поля;
- разработать технологию использования ловчих культур для предотвращения вредоносности земляных блошек;
- определить основные факторы, обуславливающие эффективное применение микробиометода на посадках капусты на основе изучения триотрофа "энтомопатоген-насекомое-растение";
- выявить характер воздействия экологически безопасных препаратов на гусениц капустной совки, и их влияние на. популяции других листогрызущих насекомых;
- разработать технологию применения экологически безопасных средств против листогрызущих гусениц на капусте;
- выявить основные факторы,определяющие поведение эн-томопатогенов в процессе диспергирования бактериальных препаратов при внесении их в агроценозы;
- установить основные технологические требования нанесения биопрепаратов на растения;
- оценить влияние основных элементов разработанной системы защиты капусты от фитофагов на нецелевые объекты агроценоза капустного поля.
Научная новизна работы состоит в био-экологическом обосновании системы защиты капусты белокочанной от листогрызущих насекомых с полным исключением применения инсектицидов на за-
- и -
щищаемой культуре, обеспечивающей максимальную реализацию естественных механизмов регулирования численности фитофагов. Впервые предлагается использование метода ловчих культур, мик-робиометода и приемов получения здоровой рассады в системе контроля фитофагов, позволяющей обеспечить фитосанитарную стабилизацию агроценоза.
Изучен видовой состав земляных блошек, видовая структура и. динамика популяций листогркзущх насекомых в агроденшах капустного поля лесостепной зоны Приобья.
Впервые реализован подход, основанный на повышении растительного разнообразия агроценоза, обеспечивающий его фитосанитарную стабилизацию и предотвращение вредоносности земляных блошек. Установлено влияние ловчей культуры на формирование популяций фитофагов в агроценозе капустного поля.
Выявлены основные факторы, определяющие эффективное использование биопрепаратов, в частности - микробных аэрозолей, в регулировании численности и вредоносности листогрызущих гусениц, на основе изучения триотрофа "энтомопатоген-фито-фаг-растение".
Определены пути оптимизации микробиологического контроля популяций чешуекрылых.
Проведена экологическая оценка технических средств диспергирования биопрепаратов, в том числе - аэрозольного генератора.
Практическая значимость работы и реализация результатов исследований. На основании проведенных исследований разработана система защиты белокочанной капусты от насекомых-фитофагов без ущерба для окружающей среды и здоровья людей и без сниже-
ния урожайности при возделывании в природоохранных зонах. Установлены исходные требования на технологический процесс нанесения биопрепаратов на растения. По результатам исследований опубликованы рекомендации "Применение аэрозолей биопрепаратов против вредителей капусты "(1988г.),"Защита капусты белокочанной от вредителей, болезней и сорняков в природоохранных зонах возделывания лесостепи Приобья" (1995г.)," Исходные требования на технологический процесс нанесения биопрепарата на растения" (1990г.). Впервые показана возможность использования бактериального препарата для подавления вспышек массового размножения лугового мотылька, что послужило основанием для включения лепидоцида в "Список препаратов, разрешенных для применения в сельском хозяйстве" против гусениц лугового мотылька. Микробные аэрозоли применялись для защиты посадок капусты в совхозах "Бердский", "Обский" и в ОПХ "Элитное" Новосибирского района.Экологически безопасная система защиты капусты от вредителей внедрена в ОПХ "Элитное".
По результатам исследований на защиту выносятся следующие положения:
- Экологические основы регулирования популяций земляных блошек и листогрызущих гусениц в агроценозах капустного поля.
- Эффективность метода ловчих культур в защите капусты белокочанной от земляных блошек.
- Оптимизация микробиологического метода регулирования популяций чешуекрылых в агроценозах капустного поля, за счет препаративных форм бакпрепаратов, совместного их использования с ингибиторами синтеза хитина и технологии их применения в виде микробных аэрозолей.
- 13 -
- Экология энтомопатогенов при диспергировании бактериальных препаратов.
- Эффективность и экологическая безопасность разработанной системы регулирования численности насекомых-фитофагов на посадках капусты белокочанной в лесостепи Приобья.
Апробация работы. Основные по�
-
Осинцева, Любовь Анатольевна
-
доктора биологических наук
-
Новосибирск, 1998
-
ВАК 03.00.16
- Основные интегрированные приемы защиты белокочанной капусты от комплекса листогрызущих вредителей в условиях сухостепной зоны Республики Бурятия
- Вредители капусты белокочанной, биологические и химические меры борьбы с ними в северной лесостепи Челябинской области
- Главнейшие вредители капусты в Молдавии и меры борьбы с ними
- ПРИМЕНЕНИЕ БИОПРЕПАРАТОВ В ЗАЩИТЕ КАПУСТЫ ОТ ВРЕДИТЕЛЕЙ В КУЗНЕЦКОЙ ЛЕСОСТЕПИ
- Применение биопрепаратов в защите капусты от вредителей в Кузнецкой лесостепи
