Бесплатный автореферат и диссертация по сельскому хозяйству на тему

БИОЭКОЛОГИЧЕСКОЕ ОБОСНОВАНИЕ ЗАЩИТЫ КАРТОФЕЛЯ ОТ КОЛОРАДСКОГО ЖУКА LEPTINOTARSA DECEMLINEATA SAY (COLEOPTERA, CHRISOMELIDAE) В УСЛОВИЯХ ЮЖНОЙ ЧАСТИ СЕВЕРО-ЗАПАДНОГО РЕГИОНА РОССИИ

ВАК РФ 06.01.11, Защита растений

Автореферат диссертации по теме "БИОЭКОЛОГИЧЕСКОЕ ОБОСНОВАНИЕ ЗАЩИТЫ КАРТОФЕЛЯ ОТ КОЛОРАДСКОГО ЖУКА LEPTINOTARSA DECEMLINEATA SAY (COLEOPTERA, CHRISOMELIDAE) В УСЛОВИЯХ ЮЖНОЙ ЧАСТИ СЕВЕРО-ЗАПАДНОГО РЕГИОНА РОССИИ"

■ада

На правах рукописи

КАЛИНИНА Крвстина Викторовна

БИОЭКОЛОГИЧЕСКОЕ ОБОСНОВАНИЕ ЗАЩИТЫ КАРТОФЕЛЯ ОТ КОЛОРАДСКОГО ЖУКА LEPTINOTARSA DECEMLINEATA SAY (COLEOPTERA, CHRISOMELIDAE) В УСЛОВИЯХ ЮЖНОЙ ЧАСТИ СЕВЕРО-ЗАПАДНОГО РЕГИОНА РОССИИ

Специальность 06.01.11. — защита растений

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени каидидата биологических наук

Великие Луки 2007

Я j

Диссертационная работа выполнена на кафелре агроэкологии и защиты растений ФГОУ ВПО «Вечиколукская государственная сельскохозяйственная

академия»

Научный руководитель

д биот н профессор кафедры агроэкопогии и защиты растений ФГОУ ВПО «Великолукской ГСХА» З.В Николаева

Официальные оппоненты

д с -х н, профессор, заведующий кафедрой защиты растений РУДН Ю.И. Помазков

к биол н , доцент кафедры энтомологии РГАУ-МСХА им К А Тимирязева В В. Гриценко

Ведущая организация Всероссийский научно-исспедоватечьсхий институт картофечьного хозяйства имени А Г Лорха

Защита диссертации состоится " А* " ?2007 г в / г * не. заседании диссертационного совета Д 220 043 04 при Российском государств аграрном университете - МСХА имени К А Тимирязева

Адрес 127550, Москва, ул Тимирязевская, 49 Ученый совет РГАУ-МСХ \ (495) 976-24-92

С диссертацией можно ознакомиться в Центральной научной библиотеке Р| \ - МСХА имени К А Тимирязева

Автореферат разослан "_' _2007 г

и размещен на сайте университета http '/www timacad ru

Ученый секретарь /УJf / /

диссертационного совета J^U У А Н Смири«..

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность исследований. Картофель — одна из важнейших, широко возделываемых сельскохозяйственных культур в условиях южной части Северо-Западного региона, урожайность которой может достигать 300 ц/га и более. Однако около половины урожая теряется ежегодно от комплекса вредных объектов, среди которых наиболее опасным является колорадский жук. В этой связи при возделывании картофеля необходимо предусматривать комплекс мероприятий, направленных на снижение численности колорадского жука до экономически неощутимого уровня. Особое внимание необходимо уделять внедрению в производство продуктивных устойчивых или относительно устойчивых сортов картофеля с различными механизмами устойчивости к фитофагу, что позволит обеспечите не только долговременный контроль плотности популяций вредителя, но и снизит потери урожая. При этом не исключается возможность применения инсектицидов из новых, перспективных химических групп. ,

Проблемы защиты картофеля от колорадского жука связаны в первую очередь с чрезвычайно высокой экологической пластичностью данного вида, в основе которой лежит генетический и связанный с ним адаптивный полиморфизм. В результате чего популяции колорадского жука способны в совершенно новых условиях легко и сравнительно быстро адаптироваться и сохранить при этом высокую потенциальную. жизнеспособность и вредоносность. Микроэволюционные преобразования структуры адекватно местным условиям способствуют отбору наиболее приспособленных форм. Высказано предположение об основополагающем значении абиотических факторов микроэволюции в адаптациогенезе популяций вида в субэкстремальных климатических условиях (Фасулати, 1988; Фасулати, Чигрин, 1998; Павлюшин, Вилкова и др., 2005).

До настоящего времени колорадский жук остается мало изученным объектом на территории южной части Северо-Запада РФ (Псковской области). Особый интерес представляет выяснение роли факторов среды в адаптациогенезе популяций вида. В этой связи возникла необходимость в уточнении биоэкологии колорадского жука, исследовании фенотипической структуры популяций с выявлением основных причин ее изменчивости в качественно различных полевых агроценозах, определением эффективных способов ограничения численности вредителя при минимальном отрицательном воздействии на окружающую среду.

Цель и задачи исследований

Цель исследований - биоэкологическое обоснование защиты картофеля от колорадского жука в условиях южной части Северо-Западного региона России.

В задачи исследований входило: 1. Уточнение фенологии колпря пглгот -жука, цикла развития, динамики численности и факторов, ее определяющих; РГАУ-МСХА

имени К.А. Тимирязева ЦНБ имени Н.И. Железнова

2. Анализ фенотипической структуры популяций колорадского жука в южной части Северо-Запада России,

3. Изучение взаимосвязи биоэкологических характеристик внутрипопуляционных форм колорадского жука с внешними признаками особей;

4. Оптимизация приемов мониторинга колорадского жука;

5 Опенка сортов картофеля по степени устойчивости к колорадскому жуку;

6 Использование фенетического анализа для диагностики возникновения резистентности в популяциях колорадского жука

7 Оценка биологической эффективности, применения инсектицидов против колорадского жука на картофеле

Научная новизна результатов исстсдований Впервые в южной части Северо-Западного региона целостно изучены биоэкологические особенности колорадского жука, динамика численности и факторы, ее определяющие Проведен анализ фенотипической структуры различных географических и пищевых популяций фитофага Доказана основополагающая роль абиотических и антропогенных факторов в адаптациогенезе популяций колорадского жука, проявляющемуся в формировании фенотипических групп имаго с разными типами реакции на критические изменения среды

С учетом широты требований к факторам среды в популяциях колорадского жука выделены основные внутрипопучяционные экологические группы фенотипов, отличающиеся повышенной толерантностью к неблагоприятным абиотическим воздействиям, устойчивым сортам и применяемым инсектицидам Отмечены особенности выдетенной впервые «Псковско-Новгородской» популяции

Впервые в условиях региона обнаружены нематоды (тип круглые черви Nemathelminthes, класс Nematodes, род Hexamermis), паразитирующие в тете имаго колорадского жука.

Предложены варианты использования фенетического анализа для диагностики возникновения резистентности в популяциях колорадского жука, рациональные приемы мониторинга вредителя, устойчивые и относительно устойчивые сорта картофеля Обоснованы мероприятия по защите картофечя от колорадского жука

Практическим результатом работы явилось биоэкологическое обоснование защиты картофетя от колорадского жука в условиях южной части Северо-Западного региона России с учетом процессов адаптациогенеза популяций вредителя

Для предотвращения потерь урожая от колорадского жука предложены устойчивые и относительно устойчивые сорта картофеля и рекомендована однократная обработка препаратами из группы неоникатиноидов (актара, 250 г/кг вдг, д в тиаметоксам, 0,06 кг/га; моспилан, 200 г/кг рп, д в , 0,025 кг/га) при численности личинок младших возрастов, превышающей ЭПВ, в фенофазу «бутонизация — цветение» при значениях СЭТ - 167,8 ± 10,9°С

Апробация работы

Материалы диссертации представлены на международной научно-практической конференции «Актуальные проблемы земледелия на современном этапе развития сельского хозяйства» (18 февраля 2004 г., Пенза), международной научно-практической конференции «Наука -сельскохозяйственному производству и образованию» (2004 г., Смоленск), всероссийской научно-практической конференции «Проблемы развития аграрного сектора региона» (13-15 марта 2006 г., Курск), научно-практической конференции «Инновации молодых ученых - развитию АПК России» (2006 г., Великие Луки), I всероссийской научно-практической конференции молодых ученых (25 - 26 мая 2006 г., Уфа), международной конференции молодых ученых «Технологические проблемы сельскохозяйственного производства» (12 -13 апреля 2006 г., Ярославль).

Положения, выносимые на защиту:

- В условиях южной части Северо-Западного региона России абиотические и антропогенные факторы имеют основополагающее значение в адаптациогенезе популяций колорадского жука, проявляющемуся в формировании фенотипических групп имаго с разными типами реакции на критические изменения среды.

- С учетом широты требований к факторам среды в популяциях колорадского жука выделяются основные внутрипопуляционные экологические группы фенотипов, отличающиеся повышенной толерантностью к неблагоприятным абиотическим воздействиям, устойчивым сортам и применяемым инсектицидам. Специфичность «Псковско-Новгородской» популяции при наличии девяти типовых морф за счет доминирующего комплекса фенотипов демонстрирует широту адаптивного потенциала этого вида.

- Регулярная диагностика фенетической структуры популяций вредителя позволит предупредить возникновение резистентности к стрессовым факторам среды и внесет необходимые изменения в систему защиты картофеля.

Публикации. По материалам диссертации опубликовано 10 печатных работ.

Структура и объем диссертации. Диссертация изложена на 173 страницах машинописного текста и состоит из введения, обзора литературы (глава 1), материалов и методов исследований (глава 2), экспериментальной части (главы 3,4,5,6), выводов, практических рекомендаций, списка литературы, приложений. Работа иллюстрирована 8 таблицами и 23 рисунками. Список использованной литературы состоит из 276 наименований, в том числе 84 - на иностранных языках.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ ДИССЕРТАЦИИ ВВЕДЕНИЕ

Обоснована актуальность темы, сформулированы цель и задачи исследований, представлены научная новизна и практическая значимость работы.

ГЛАВА 1. КОЛОРАДСКИЙ ЖУК И МЕТОДЫ ОГРАНИЧЕНИЯ ЕГО ВРЕДОНОСНОСТИ (обзор литературы)

Приводятся сведения по распространению и значению колорадского жука в России и за рубежом Освещены биоэкологические особенности вида Отмечается недостаток информации в условиях южной части Северо-Запада РФ по вопросам фенологии, цикла развития, динамики численности вредителя Рассматриваются основные направления построения защитных мероприятий Анализ литературных источников показал недостаточную изученность затронутых вопросов в данном регионе, что обусловило выбор темы и определило задачи исследований

ГЛАВА 2 МЕСТО, УСЛОВИЯ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЙ

Исследования по теме диссертации проводились в условиях южной части Северо-Западного региона РФ (Псковская область) в 2003 - 2006 годы Маршрутные обследования осуществлялись в картофельных агроценозах Псковской и Новгородской областей

В главе отражена краткая характеристика природно-климатических условий Псковской области и опытных полей в районах исследований Представлены материалы и методы исследований Анализ фенотипической структуры популяций вредителя с посадок различных сортов картофеля проводился общепринятым методом С. Р Фасулати (1985, 1986) в лабораторных условиях Объем выборок энтомологического материала с посадок картофеля составлял при каждом сборе 120-200 жуков По результатам анализа всех выборок жуков, собранных в течение сезона с учетом сорта и в целом, подсчитывали среднюю долю каждой морфы Анализ фенооблика популяций вредителя осуществлялся с учетом влияния метеорологических показателей- коэффициента увлажнения (Исаченко, 1995), гидротермического показателя (ГШ). Значения ГТП определяли за различные промежутки времени за год (ГТП г), сезон (ГТП с), месяц (ГТП м)

Фенологические наблюдения проводились на опытных участках и в лабораторных условиях Для определения численности колорадского жука использовали методику ВИЗР («Методы оценки сельскохозяйственных культур на групповую устойчивость к вредитечям» 1993, 2003)

Оценка на устойчивость к колорадскому жуку тридцати двух районированных и перспективных для северо-западных областей России сортов картофеля осуществлялась по методике ВИЗР РАН( 1993,2003) Для ускоренной визуальной оценки степени поврежденности ботвы растений использовалась 5-балльная шкала По окончании сезона наблюдений все образцы оценочных групп ранжировались по каждому показателю, после чего преобразованные данные обрабатывались методом «суммы мест» (рангов) Урожай клубней картофеля учитывали при их уборке За предоставленный семенной материал

автор выражает глубокую признательность кандидату биологических наук С. Р. Фасулати (ВИЗР РАН).

В опытах по оценке биологической эффективности инсектицидов использовались препараты, включенные в "Список препаратов и агрохимикатов, разрешенных к применению на территории Российской Федерации" и используемые в базовых хозяйствах.

Обработку данных полевого опыта осуществляли с использованием компьютерных программ Excel ХР и статистических методов (Доспехов, 1973; Оптимизация фитосанитарного состояния сельскохозяйственных угодий с использованием программ для ПЭВМ, 2001).

ГЛАВА 3. БИОЭКОЛОГИЧЕСКИЕ ОСОБЕННОСТИ КОЛОРАДСКОГО ЖУКА В ЮЖНОЙ ЧАСТИ СЕВЕРО-ЗАПАДНОГО РЕГИОНА

Фенология, цикл развития колорадского жука. Несмотря на широкое распространение колорадского жука, фенология и цикл развития вредителя мало изучены в условиях южной части региона. С этой целью в Псковской области с 2003 по 2006 годы осуществлялись наблюдения на опытных участках (п. Майкино, Великолукский район, пгт Новохованск, Невельский район) и в лабораторных условиях.

Установлено, что в популяциях этого вида на северо-западе региона преобладает моновольтинное развитие (2005 - 2006 гг.), но в отдельные годы наблюдается развитие второго поколения (2003 - 2004 гг.).

Сопряженность сезонного развития колорадского жука с конкретными фенофазами картофеля не четкая. Критерием для определения сроков развития стадий вредителя может служить показатель суммы эффективных среднесуточных температур. Выход перезимовавших имаго вредителя из почвы отмечен в мае - июне при значениях СЭТ 50,5 ± 18,6°С (нижний порог развития +П°С). Перезимовавшие жуки в 2003 — 2004 годы появились на поверхности почвы до всходов картофеля, в 2005 году - в фазу «образование листьев и стеблей» на среднераннем сорте картофеля Невский, в 2006 году - в фенофазу «рост растений в длину» на раннеспелых и среднеранних сортах картофеля (Холмогорский, Чародей, Сударыня). Выход имаго продолжался от 1 до 3-х месяцев (рисунок 1). Массовый выход перезимовавших имаго в 2003 -2004 годы был зарегистрирован 10-15 июня в фазу «рост растений в длину», а в 2005 -2006 годы - 23 июня в фазу «смыкание рядков» (СЭТ - 133,5 ± 16,9 °С).

Яйцекладка длится довольно продолжительное время, наиболее интенсивна она в июне-июле. В полевых условиях нами зарегистрированы четыре оттенка окраски яйцекладок из пяти, выделенных С, Р. Фасулати (1994). Среднее количество яиц в яйцекладке на разных сортах картофеля значительно варьирует от 5,5 — на сорте Бонус до 47,6 — на сорте Лига.

Отрождение личинок из яиц в полевых условиях отмечено в 2003 году в конце мая в фазу «всходы», в 2004 году - 5 июня в фенофазу «образование

Фенофазы картофеля

Прорас Всхо Образо- Рост Смы- Бутони- Цвете- Образо- Отмира-

- ды вание расте- кание зация ние вание ние

тание тистьев ний ряд- ягод ботвы

и стеблей в длину ков

2003-2004 гг.

2005-2006 гг.

1 2 | 3 1 2 1 3 ! —Т—Гг 3 1 2 3 1

1 декада декада декада декада , декада і декада 1 дек дек декада дек дек 1

| май июнь 1 июль август 1

Условные обозначения

■ имаго • • яйцекладки ----- чичинки —— куколки

Рисунок 1- Фенология развития колорадского жука на фоне фенологии картофеля (южная часть Северо-Западного региона, сорт Невский, 2003 - 2006

гг)

листьев и стеблей», в 2005 году — 5 июяя в фазу «бутонизация», 2006 году - в конце июня в фенофазу «смыкание рядков» (СЭТ - 145 ± 19,5°С) Начало окукливания личинок колорадского жука в 2003 - 2004 годы зарегистрировано в конце июня в фенофазу «смыкание рядков», а в 2005 - 2006 годы - в фазу «цветение» (30 - 21 иючя, соответственно) при СЭТ 289,9 ± 14,7°С

Выход имаго вредителя летних генераций в южной части СевероЗападного региона в 2003 — 2004 годы начинался в первой декаде июля в фазу «бутонизация», а в 2005 — 2006 годы - в первой декаде августа в фенофазу «образование ягод». Для развития одной генерации потребовалось СЭТ в 356,5 ± 11,4°С (в среднем 360,0 ± 10,0° С). Появление на поверхности почвы жуков второй генерации зафиксировано в 2003 - 2004 годы в период с 18 августа по 25 августа при СЭТ 559,4 ± 12,0°С.

Таким образом, в условиях южной части Северо-Западного региона России развитие колорадского жука зависит от абиотических факторов, которые определяют сроки реактивации вредителя и продолжительность развития отдельных стадий, а также являются индукторами адаптивных процессов, происходящих в популяциях вида.

Динамика численности и факторы, ее определяющие. Абиотические факторы оказывали значительное влияние в годы исследований на динамику численности колорадского жука. В 2003 году наблюдалось несколько периодов подъема численности личинок: в третьей декаде июня - до 8,0 - 8,8 особи в среднем на 1 куст; в начале третьей декады июля - 12,2 -14,2 особи в среднем на 1 куст; в первой декаде августа - 14,6 - 18,2 особи на 1 куст (рисунок 2). В 2005 — 2006 годы отмечался только один выраженный подъем численности личинок - во второй декаде июля (5-7 особей на куст).

Пик выхода имаго летнего поколения в 2003 и 2004 годах приходился на первую декаду августа при численности 0,52 - 0,79 особи в среднем на 1 куст. Появление жуков второго поколения было зарегистрировано только в 2003 и 2004 годах. Численность их в момент выхода составила 0,04 - 0,08 особи в среднем на 1 куст при СТВ - 19,9°С - 12,8°С и относительной влажности воздуха - 76 - 82%. Значения коэффициента увлажнения составляли 0,50 < Кум. < 1,8 при ГТПМ за июль и август - 4,0 - 8,5. Развитие двух генераций возможно при условии накопления к первой декаде июля СЭТ, равной 360,0 ± 10° С, при значениях за июнь 0,50 < К увл. < 1,8 и ГТПМ 4,5 - 5,5. Полное развитие второй генерации происходит при накоплении к концу августа СЭТ, равной 560 ± 10°С, при значениях за июль - август 0,50 < К < 1,8 и ГТПМ 4,0 - 8,5. Обнаружены колебания численности колорадского жука в фазу «бутонизация — цветение» на различных сортах картофеля (рисунок 3).

Одной из причин снижения численности колорадского жука могут быть "тёплые" зимы, характеризующиеся значительными перепадами среднесуточных температур и значениями ГТПс в зимний период (декабрь, январь, февраль) в 2 раза и более выше среднемноголетнего значения (8,2).

Из биотических факторов наибольшее значение имеют 8 видов местных энтомофагов: жужелица волосистая — Pseudophonus rufipes De Geer, пецюпос медный — Poecilus cupreus L., головач обыкновенный - Broscus cephalotes L., птеростихус обыкновенный - Pterostichus melanarius L., коровка изменчивая -Adonia variegata Gz., коровка семиточечная - Coccinella septempunctata L.(Coleoptera); лигус травяной - Lygus rugulipennis Popp. (Heteroptera); злато-

s

о

а в- в в а « 8 с в Й' а

ж ж ж жж жгЖ ж ж Ж'Ж-ft » о'

« «J « Я « X « X t»! 5 к <=i

г 2 2 £ « я 2

о я S s s S

О о сч о m о о сч О m

10 к г*

о

а.

г-) Дагы учета

Ж имаго • личинки

Температура С (J имаго 2

Т ^

« {О

гЗ а а

-яйцекл Даты учета

-имаго I

-Относительная влажность воздуха %

Рисунок 2 - Сезонная динамика численности колорадского жука на сорте Елизавета (южная часть Псковской области) а - 2003 г, б - 2005 г

пазка обыкновенная - Chrysopa carnea Steph (Neuroptera)

Впервые обнаружены паразитические нематоды (тип круглые черви Nemathelminthes, класс Nematodes, род Hexamermis) Зараженность ими имаго колорадского ж\ка достигала 44%

ГЛАВА 4. ФЕНОТИПИЧЕСКАЯ СТРУКТУРА ПОПУЛЯЦИЙ КОЛОРАДСКОГО ЖУКА В СЕВЕРО-ЗАПАДНОМ РЕГИОНЕ РОССИИ

Анализ фенотипической структуры поп\ляций колорадского жука, характеризующийся наличием девяти типовых морф, выделенных сотрудниками ВИЗР (Фасулати, 1981, 1987, 1988, 1990, 1993, Бязырова, Фасулати, 2002, Фасулати, Вилкова, 2000, Вилкова, Фасулати, 2002, и др ) и

I &« ¡i 4 S йг

0 л

1 go

S

Ц ft

-личинки II - Ш возраста

copra картофеля

Рисунок 3. Динамика численности колорадского жука на различных сортах картофеля в фенофазу «бутонизация-цветение» (юг Псковской области,

2005-2006)

известных для других районов распространения вредителя (Фасулати, 1986, 1988; Бязырова, Фасулати, 2002; Васильева и др., 2002; Рославцева, 2005; и др.), показал наличие внутривидовой фенотипической гетерогенности. В Псковской и Новгородской областях Северо-Запада РФ в 2004-2006 годы исследований нами обнаружены следующие феноформы центральной части рисунка переднеспинки имаго вредителя: (рисунок 4).

• mm

№1 / В

Рисунок 4 - Феноформы центральной части рисунка переднеспинки имаго Leptinotarsa decemlineata Say (южная часть Северо-Западного региона

РФ)

• №1 - пятна В слиты с полосами А (фен АВ), точка ярко выражена (фен Р);

• №2 - рисунок несимметричный (фен АВ), точка Р ярко выражена;

• №3 - пятна В и полосы А отделены (фен В), точка Р ярко выражена;

• №4 - пятна В слиты с полосами А (фен АВ), точка Р слабо выражена;

• №5 - рисунок несимметричный (фен АВ), точка Р слабо выражена,

• №6 - пятна В и полосы А отделены (фен В), точка Р слабо выражена,

• №7 - пятна В слиты с полосами А (фен АВ), точка Р отсутствует,

• №8 - рисунок несимметричный (фен АВ), точка Р отсутствует,

• №9 - пятна В и полосы А отделены (фен В), точка Р отсутствует

Выявлены существенные отличия фенооблика различных географических популяций данного фитофага в районах Псковской и Новгородской областей Северо-Западного региона, подтверждающиеся статистически [Р факт (8,6) > И теор (2,4)] Они складываются за счет разницы в частотах встречаемости морф №1 - №6, №9 (рисунок 5) Наибольший процент особей морф №1, „Ч<>2 отмечен в Новгородской и Печорской популяциях колорадского жука Морфа №6 преобладала во всех представленных географических популяциях вредителя при значительном доминировании в Невельской (22,3%) и Великолукской (21,5%) Особи морфы №9 превалировали в Невечьской (9,6%), Великолукской (9,50/о - 10,1%) и Новосокольнической (10,0%) популяциях вида Показана специфичность фенооблика колорадского жука в условиях южной части Северо-Западного региона «Псковско-Новгородская популяция» характеризуется доминированием феноморф К°6 (20,0%), .N¿1 (16,1%), №3 (15,9%)

Выявлены существенные отличия фенотипической структуры между «Псковско-Новгородской» группой попутяций колорадского ж>ка и пятью различными географическими группами (популяционными комплексами) вида, выделенными С Р. Фасулати в различных картофетеводческих районах Европейской части России и стран СНГ (1987, 1^88, 1993) (Таблица 1)

Следоватечьно, фенотипическая структура популяций вредителя не стабильна, подчиняется географической изменчивости В этой и вязи наряду с уточнением биоэкологических особенностей колорадского жука одна из наших задач предполагала исследование взаимосвязи внешних признаков особей вредителя с биоэкологическими характеристиками внутрипопуляционных форм

ГЛАВА 5. ВЗАИМОСВЯЗЬ БИОЭКОЛОГИЧЕСКИХ ХАРАКТЕРИСТИК ВНУТРИПОПУЛЯЦИОННЫХ ФОРМ КОЛОРАДСКОГО ЖУКА С ВНЕШНИМИ ПРИЗНАКАМИ ОСОБЕЙ

Сезонная и многолетняя динамика фенооблика колорадского жука.

Для популяций различных районов распространения колорадского жука выявлена зависимость фенооблика от шдротермичесхих факторов среды (Фасулати, 1986, 1988, Бязырова, Фасулати, 2002, Васильева и др, 2002, Рославцева, 2005, и др) Аналогичная закономерность отмечена нами в условиях южной части Псковской области Некоторые фенотипы по предвари-

Эстония

Ладожской озера

' Санкт-Петербург

Ленинградская область

Новгород Новгородская область СШС «Ильмень»

Тверская область СП К «Красное знамя»

<—СПК«Борки»

гт Новриаранск

Белоруссия

0

Смоленск

Смоленская область

Рисунок 5- Районы исследований (масштаб 1 см . 60 км) Условные обозначения — - границы областей,

местоположение картофелеводческих хозяйств

7+8'

_ средние доли феноформ №№1-9 рисунка

жуков в % к общему числу особей

Таблица 1 - Сравнительная характеристика фенооблика географических

групп популяций Ьериг^агеа <1есетНпеа1а 5ау.

Феноформы имаго, № Сравнение частоты (доли) встречаемости феноформ к общему числу особей, %

2004-2006 гг. По С. Р. Фасулати (1988)

Г I II • III IV V

1 16,1 25,0 19,6 14,1 8,7 4,0

2 7,9 12,9 12,6 12,5 9,4 5,2

3 15,9 17,5 17,0 20,0 19,8 11,8

4 12,8 12,7 11,9 9,8 8,9 7,7

5 11,2 10,7 11,0 12.0 11,6 13,0

6 20,0 15,0 20,8 25,1 33,2 41,5

7+8 6,0 3,0 2,8 2,1 2,3 4,7

9 10,1 3,2 4,3 4,6 6,1 12,2

Ра. (0,41) & Рк0. (0,26)

Р*. (0,50) йРк,,. (0,26)

И*. (0,38) й Р№ (0,26)

Р4. (0,23) 2 Рк„. (0,26)

Р*. (0,14) £ Бкп. (0,26)

Объем проанализированного материала:

выборок: 22 34 35 63 92 8

жуков: 5058 8361 13578 19198 29022 2179

Примечание:

Г - «Псковско-Новгородская»; I - северная ; II - центральная; III -промежуточная; IV - юго-восточная; V - южная

тельным наблюдениям способны переносить сравнительно широкий диапазон изменений гидротермических условий среды (толерантные), другие же, наоборот, проявляют определенную избирательность, могут нормально существовать при определённом их диапазоне (четыре группы, различные по требованиям к теплу и влажности). С учетом отмеченных закономерностей нами были выделены условно в популяциях колорадского жука основные внутрипопуляционные экологические группы: холодостойкие, теплолюбивые, засухоустойчивые, влаголюбивые, толерантные (табл. 2),

Внутрипопуляционный полиморфизм обеспечивает повышенную экологическую пластичность этому виду и жизнеспособность популяции. Проведенный анализ сезонной и многолетней динамики фенооблика вредителя доказал наличие взаимосвязи биоэкологических характеристик внутрипопуляционных форм колорадского жука с внешними признаками особей.

Изменчивость фенотипических форм колорадского жука в зависимости от вида и сорта культур. Проведенный сравнительный анализ популяций вредителя по соотношению частот встречаемости особей каждой из

Таблица 2 - Внутрипопуляционные экологические группы колорадского жука

Название группы Диапазон требований Феноформы имаго, №

Холодостойкие 3 0 < ГТП, <80 8 I < ГШ, <12 0 №1, №3. >4, №6

Теплолюбивые 8 1 <ГТП3 < 17 0 5 0 < ГШ, <80 Х°7, №8, №9

Толерантные 4 0 < ГТП, <65 5 0 < ГШ0 <11 0 №2. №5. №6

Засухоустойчивые 0 5 < КуШ1 <27 >1, №3, №4

Влаголюбивые 2 8<К™ < 3 5 №7, „Y°8, Хе9

9 основных феноморф по признакам рисунка переднеспинки имаго с посадок различных сортов картофеля из Невельского района Псковской области выявил некоторые различия в соотношении морф -У»! - №6 и Х»9 Так, на сортах Рябинушка и Скарб доминировали особи с феноморфами .Чаї (24,4% и 27,8%, соответственно), №2 (15,1%), .Ч°4 (19,6%) Наибольший процент особей вредителя с морфами КгЗ (20,7% - 16,3%, соответственно), К°б (17,7% - 21,00/о, соответственно) отмечен на сортах Луговской и Чародей Частоты встречаемости особей с морфой №9 на данных сортах были выше (6,7% - 7,8%, соответственно), чем на сортах Рябинушка и Скарб (3,2 % - 1,6%, соответственно)

Показана неоднородность фенотипического состава природных популяций колорадского жука в агробиоценозах разных видов пасленовых ку тьтур Так, на баклажане сорта Длинный фиолетовый доминантными являлись доли особей с морфами № 6 (40%), „Ч°4 (20%), №3 (15%) Встречаемость особей с феноморфами №5, №9 находилась в пределах 10 %, а №2 - 5 % Проценты имаго с морфами Уяб (40,9%), №3 (22,7%), №9 (18,2%) преобладали на сорте баклажана Снежный Частота встречаемости особей с морфой №5 на данной культуре и сорте составляла 13,6%, а феноморфы №4 -4,5% На томате сорта Агата обнаружены особи только трех из девяти основных типов феноформ рисунка переднеспинки имаго вредителя (№6 -50%, №3 - 30%, Х»9 - 20%), а на перце сорта Медаль - две из девяти типовых морф (№4 - 66,7% и №6 - 33,3%)

Стедовательно, фенообчик колорадского жука одной и той же географической популяции может меняться в зависимости от сорта и вида пастеновых культур, что свидетельствует о высоком адаптивном потенциале вредителя

Фенетический анализ популяций колорадского жука при разной интенсивности химических обработок. Отличия фенотипической структуры вредителя в зависимости от интенсивности химических обработок складываются за счет существенной разницы в долевом соотношении особей с морфами №1 (21,2% - в картофельных агроценозах без инсектицидной нагрузки

и 8,4% - с регулярными обработками), №3 (14,6% и 22,1%, соответственно), №5 (5,3% - 12,1%, соответственно), №6 (16,8% - 26,9%, соответственно)

ГЛАВА 6. БИОЭКОЛОГИЧЕСКОЕ ОБОСНОВАНИЕ МЕРОПРИЯТИЙ ПО ЗАЩИТЕ КАРТОФЕЛЯ ОТ КОЛОРАДСКОГО ЖУКА В УСЛОВИЯХ ЮЖНОЙ ЧАСТИ СЕВЕРО-ЗАПАДА РФ

Биоэкологическое обоснование и рациональные приемы мониторинга колорадского жука. Сигнализация сроков и места проведения химических обработок основывается на прогнозе развития вредителя и данных о его численности в уязвимые фенофазы растения. Значения СЭТ позволяют прогнозировать сроки развития отдельных стадий колорадского жука и число поколений. При значениях СЭТ 360,0 ± 10,0°С в условиях южной части Северо-Запада России колорадский жук развивается в 1 поколении, а при СЭТ 560,0 ± 10,0°С — в 2-х поколениях. При сопоставлении фактической численности личинок с ЭПВ принимается решение о целесообразности мер борьбы и уточняются их сроки. Оптимальным для применения инсектицидов против колорадского жука является период массового появления личинок второго возраста.

Оценка сортов картофеля по степени устойчивости к колорадскому жуку. Анализ данных оценки 32-х районированных и перспективных для северо-западных областей России сортов картофеля на устойчивость к колорадскому жуку позволил выделить пять категорий устойчивости (таблица 3). Выявлены сорта картофеля, обладающие наиболее выраженными антиксенотическими свойствами, проявляющимися в воздействии на вредителя комплекса репеллентных реакций при выборе корма и мест откладки яиц. Это сорта: Сударыня (0,06 кладок яиц и 0,08 перезимовавших имаго в среднем на 1 куст), Дина (0,04 и 0,08, соответственно), Памяти Осиповой и Добрыня (0,06 и 0,04, соответственно). Органогенетический барьер устойчивости, согласно проведенным нами исследованиям, свойственен сортам картофеля: Елизавета, Холмогорский, Бонус, Изора, Памяти Осиповой, Лига, Дерби, некротический -Рябинушка (процент кладок яиц с признаками некроза тканей листа под ними соответствует 100%), Бонус (67% кладок яиц с признаками некроза), Луговской, Журавинка, Латона (50%), Елизавета (40%), Роко (17%), Пушкинец (10%). Морфологическим барьером устойчивости обладает сорт Изора (толщина листовой пластинки - 290 мкм, количество стеблей в среднем на 1 куст составляет - 4,8 шт.). Степень заселенности сортов картофеля существенно зависит от фенофазы культуры (рисунок 6).

Данные по поврежденности коррелировали с урожайностью сортов. Коэффициент корреляции (г) между поврежденностью и урожайностью различных сортов картофеля варьировал от - 0,712 до - 0,977.

Таким образом, исследования, проведенные в условиях южной части Северо-Западного региона России, позволили выделить перспективные устойчивые или относительно устойчивые к колорадскому жуку сорта картофеля.

Таблица 3 - Результаты оценки сортов картофеля на устойчивость к колорадскому жуку в условиях Северо-Запада РФ (южная часть Псковской области, Невельский район, пгг Новохованск, 2005 - 2006 гг )_

Группа спелости Название сорта Средний индекс и градация устойчивости 1у Категория устойчивости

1 I Раннеспелые Памяти Осиповой 3 47 ВУ

2 Бонус 3.90 У

3 Изора 3 97 У

4 Лига 4,78 С

5 Хопмогорский 5 01 с

6 Снегирь 5 45 с

7 Латона 5 47 с

g Дерби 5 63 с

9 Пушкинец 7.18 в

10 II Среднеранние Вдохновение 5 35 У

И Сударыня 5 51 У

12 Нептун 5,60 У

13 Дина 5 64 У

14 Виктория 6 15 У

15 Рябинушка 6,53 У

16 Добрыня 7,72 с

17 Радонежский 7,94 с

18 Рождественский 7 95 с

19 Одиссей 8 41 с

20 Невский 9,35 с

21 Загадка Питера 10 23 н

22 Елизавета 10 65 н

23 Чародей 10 93 В

24 Детскосельский 12 04 в

25 III Средне- и позднеспелые Скарб 2,94 ВУ

26 Ладожскии 3 09 У

27 Аврора 4 24 с

28 Роко 4 43 с

29 Петербургский 4,54 с

30 Луговской 4 61 с

31 Журавинка 5 74 н

32 Наяда 6,41 в

Использование фенетического анализа для диагностики возникновения резистентности в популяциях колорадского жука. Анализ фенооблика популяций фитофага в южной части Северо-Западного региона России показал варьирование их фенотипического состава в зависимости от сорта Существенная разница в долевом соотношении феноморф свидетельствуют об избирательности действия иммуногенетических механизмов на различные генотипы колорадского жука Проведенные исследования позволили для каждой

Сорта картофеля

■начало цветения ■ конец цветения

Рисунок 6. Поврежденность ботвы различных сортов картофеля колорадским жуком (южная часть Псковской области, 2005 - 2006 гг.)

группы сортов, различающиеся по степени устойчивости, выделить наиболее характерные фенотипы: устойчивые сорта (Рябинушка - увеличивается доля особей вида с феноморфами №1, №2, №4; Памяти Осиповой - №4, №1, №2 или неравномерное распределение №1 - №6, №9); слабоустойчивый (Луговской -№1, №6, №3, №9); восприимчивый (Чародей - №6, №3, №9, №7, №8).

Вышеперечисленные данные свидетельствуют о необходимости ежегодного и дифференцированного по сортам проведения фенетического анализа популяций колорадского жука. Это позволит диагностировать появившуюся со временем резистентность к тому или иному сорту картофеля в популяциях вредителя и в последующем приостановит данный процесс.

Эффективность применения инсектицидов против колорадского жука. Доказана целесообразность использования для защиты картофеля от колорадского жука в момент массового отрождения и питания на листьях личинок младших возрастов препаратов из группы неоникотиноидов - актара и моспилан. В результате длительного действия этих инсектицидов численность вредителя в течение вегетационного периода была ниже ЭПВ, и второй обработки не потребовалось (таблица 4), Потери урожая в вариантах без обработки достигали 28 — 30 %

Применяемые препараты актара и моспилан в 2005 и 2006 годах позволили обеспечить значительную прибавку урожая картофеля, составляющую 195 — 177 ц/га и 175 —147 ц/га соответственно. .

Таблица 4 - Оценка биологической эффективности инсектицидов, применяемых против колорадского жука в фенофазу «бутонизация — цветение» (Невельский район, 2005 — 2006 гт, сорт Елизавета)_

Норма Численность ТИЧИНОК до Биологическая эффективность на день учета, Ч>

расхода обработки, в 3-й 7й 14-й

Варианты опыта препарата среднем на 1 куст 2005 2006 2005 2006 2005 2006

л (кг)'га 2005г 2006 г г г г г г г

Контроль (вода) | -------- 6,5 72 — — , — — —

Денис, к э (25 г'л) 0,1 60 82 82,7 78,2 76,0 56,4 58,4 49,5

Актара, вдг (250 г'кг) 0,06 5,7 63 100 99 5 99 2 96,9 98,5 93 4

Конфидор, врк (200 г'т) 0.1 5,1 7.0 92 2 91,7 82,3 81,7 75,2 74,4

Моспилан, р п (200 г'кг) 0,025 7,8 — 98 3 95,3 — 91,3

ВЫВОДЫ

1 В условиях южной части Северо-Западного региона России колорадский жук — важнейший вредитель на картофеле Потери урожая могут достигать 30% и более

2 Важнейшим лимитирующим фактором, воздействующим на изменение численности колорадского жука, является гидротермический режим в период развития вредителя и зимовки Это проявляется в изменении не только плотности популяции вредителя, но и количества поколений При значениях СЭТ 360,0 ± 10° С развивается в 1 поколении Полное развитие второй генерации происходит при накоплении к концу августа СЭТ, равной 560 з: 10° С, при значениях за июль - август 0,50 < К у8Л < 1,8 и ГТПМ 4,0 - 8,5

3 Причинами снижения численности колорадского жука могут быть "теплые" зимы, характеризующиеся значительными перепадами среднесуточных температур и существенным (в 2 раза и более выше среднемноголетнего значения) превышением значений ГТПС в зимний период

4 Из биотических факторов наибольшее значение имеют 8 видов хищных энтомофагов жужелица волосистая - Pseudophonus rufipes De Geer, пецилюс медный - Poecilus cupreus L, головач обыкновенный - Broscus cephalotes L, птеростихус обыкновенный - Pterostichus melananus L, коровка изменчивая - Adorna variegata Gz, коровка семиточечная -Coccmella septempunctata L (Coleóptera), лигус травяной - Lygus ruguhpermis Popp (Heteroptera), златоглазка обыкновенная - Chrysopa carnea Steph (Neuroptera) Впервые обнаружены паразитические

нематоды (тип круглые червя Nemathelminthes, класс Nematodes, род Hexamermis). Зараженность имаго колорадского жука достигала 44%.

5. Популяции колорадского жука на территории южной части СевероЗападного региона России характеризуются внутривидовой гетерогенностью при наличии девяти типовых морф, известных для других районов распространения вредителя. Отличительной особенностью является специфика «Псковско-Новгородской популяции» при доминировании феноморф №6 (20,0%), №1 (16,1%), №3 (15,9%).

6. Фенотипическая структура популяций вида не стабильна, подчиняется географической, временнбй изменчивости и антропогенной трансформации, что связано с высоким адаптивным потенциалом вредителя. Механизм устойчивости популяции колорадского жука к абиотическим факторам и антропогенной нагрузке проявляется в изменении соотношения разных групп фенотипов имаго на фоне усиления фенотипической изменчивости, в формировании фенотипических групп имаго с разными типами реакции на критические изменения среды.

7. Доказано наличие взаимосвязи биоэкологических характеристик внутрипопуляционных форм колорадского жука с внешними признаками особей. С учетом широты требований к факторам среды условно выделены в популяциях колорадского жука основные внутрипопуляционные экологические группы: холодостойкие, теплолюбивые, засухоустойчивые, влаголюбивые, толерантные. При усиливающейся антропогенной нагрузке выделяются группы фенотипов, отличающиеся повышенной толерантностью к устойчивым сортам (морфы №1, №2, №4) и применяемым инсектицидам (морфы №3, №5, №6).

8. Для прогнозирования сроков развития колорадского жука следует использовать показатель СЭТ (со дня устойчивого перехода ИХ1 через 11°С). Начало выхода перезимовавших имаго при значениях суммы эффективных температур 50,5 ± 18,6°С, массовый выход имаго - при СЭТ 133,5 ± 16,9°С, первые яйцекладки - при СЭТ 105,5 ± 18,ГС, массовое появление личинок второго возраста при значениях СЭТ - 167,8 ± 10,9°С.

9. Районированные и перспективные для северо-западных областей России сорта картофеля с различными типами и механизмами устойчивости к колорадскому жуку: раннеспелые - Памяти Осиповой, Бонус, Изора; среднеранние - Вдохновение, Сударыня, Нептун, Дина, Виктория, Рябинушка; средне- и позднеспелые — Скарб, Ладожский. Антиксенотическими. свойствами обладают сорта Сударыня, Дина, Памяти Осиповой, Добрыня. Наиболее выносливые сорта - Ладожский и Изора. Антибиотическими свойствами характеризуются сорта Рябинушка, Бонус, Памяти Осиповой, Изора.

Ю.Для предотвращения потерь урожая целесообразно проводить однократную обработку против личинок колорадского жука младших

возрастов в фенофазу «бутонизация — цветение» при численности личинок, превышающей ЭПВ, препаратами из группы неоникатиноидов (например актара, 250 г/кг ВДГ, д в тиаметоксам, 0,06 кг/га, моспилан, 200 г/кг РГГ, д в ацетамиприд, 0,025 кг/ra) Хозяйственная эффективность при использовании препаратов актара и моспилан составляет 195 — 177 ц/га и 175 - 147 ц/га соответственно

ПРАКТИЧЕСКИЕ РЕКОМЕНДАЦИИ

1 С цетью снижения численности вредителя и потерь урожая картофеля цечесообразно возделывать высокопродуктивные, районированные, перспективные для северо-западных об частей России устойчивые к колорадскому жуку сорта картофеля с различными типами и механизмами устойчивости (раннеспелые- Памяти Осиповой, Бонус, Изора; среднеранние Вдохновение, Сударыня, Нептун, Дина, Виктория, Рябинушка, средне- и позднеспелые Скарб, Ладожский)

2 Для защиты картофеля от колорадского жука необходимо использовать препараты из группы неоникатиноидов (актара, 250 г/кг вдг, д в тиаметоксам, 0,06 кг/га, моспилан, 200 г/кг р п, д в ацетамиприд, 0,025 кг/га) против тичинок фитофага младших возрастов в фенофазу «бутонизация — цветение» при численности, превышающей установленный ЭПВ

3 С целью выявления возникающей резистентности к тому или иному сорту картофеля или применяемым инсектицидам важно проводить ежегодный и дифференцированный по сортам анализ фенотипической структуры популяций колорадского жука

СПИСОК РАБОТ, ОПУБЛИКОВАННЫХ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ

1. Калинина К.В К вопросу изучения колорадского жука в Псковской области / К.В Калинина, 3 В Николаева // Актуальные проблемы земледелия на современном этапе развития сельского хозяйства сб материалов междунар науч -практ. конф, посвящ 50-летию кафедры общего земледелия (17-18 февраля 2004 г ) - Пенза, 2004 - С 173 - 174

2 Калинина К.В. Оценка сортов пасченовых культур на устойчивость к колорадскому жуку в условиях Псковской области / К В Калинина, 3 В Николаева // Наука - сельскохозяйственному производству и образованию сб материалов междунар науч -практ конф. 4 1-Смоленск, 2004 - С. 151 - 153

3 Павлов И. Н Эффективные инсектициды в борьбе с колорадским жуком / И Н Павлов, К.В Калинина, 3 В. Николаева // Проблемы развития аграрного сектора региона материалы всероссийской научно-практ конф (13-15 марта 2006 г , г Курск) Ч 1 -Курск, 2006 - С. 180-181

4. Калинина К. В. Развитие колорадского жука в условиях Псковской области / К.В. Калинина // Инновации молодых ученых - развитию АПК России: сб. материалов науч.-практ. конф. Часть 1: Современные достижения агрономической науки. Проблемы зоотехнической науки. -Великие Луки: РИО ВГСХА, 2006. - С. 30 - 31.

5. Калинина К. В. Оценка сортов картофеля на устойчивость к колорадскому жуку в Псковской области / К.' В. Калинина // Вестник Российского госуд. аграр. заоч. ун-та. - М., 2006. - №1 (6). - С. 97 - 99.

6. Калинина К.В. Один из способов экологизации защиты картофеля от колорадского жука в условиях Псковской области / К. В. Калинина, 3. В. Николаева, И. Н. Павлов // Вестник Российского госуд. аграр. заоч. ун-та. -М., 2006. - Ш (6). - С. 99 -101.

7. Калинина К. В. Изучение фенотипической структуры популяций колорадского жука на территории Псковской области / К.В. Калинина, З.В. Николаева // Технологические проблемы сельскохозяйственного производства: сб. науч. тр. Ч. 1. - Ярославль: ФГОУ ВПО ЯГСХА, 2006. -С. 100-102.

8. Калинина К.В. Биоэкологические особенности колорадского жука и эффективность инсектицидов в борьбе с ним в условиях Псковской области / К. В. Калинина, 3. В. Николаева, И. Н. Павлов // Молодые ученые в реализации приоритетного национального проекта «Развитие АПК»: материалы I Всерос. науч.-практ. конф. молодых ученых (25 -26 мая 2006 г.). Часть 1- Уфа: Башкирский ГАУ, 2006. - С. 98 - 100.

9. Калинина К. В. Результаты оценки сортов картофеля на устойчивость к колорадскому жуку в условиях Северо-Запада России / К. В. Калинина, 3. В. Николаева // Картофель и овощи. - 2007. -№ 8.-С. 16-18

10. Калинина К.В. Устойчивость некоторых сортов картофеля к колорадскому жуку / К. В. Калинина, 3. В. Николаева // Агро XXI. — 2007.- № 1 -3.- С. 10 — 12.

Лицензия ЛР№ 040831 Подписано к печати 04.09.07 г. Формат 60 х 90/16 Усл. печ. 1,5 л. Тираж 100 экз.

Заказ 103

Редакционно-издательский отдел ФГОУ ВПО «ВГСХА» 182100, г. Великие Луки, пл. Ленина, 1