Бесплатный автореферат и диссертация по сельскому хозяйству на тему

Биологически обосновать и разработать алгоритм модели интегрированной системы защиты насоса от доминантных вредителей для ПЭВМ

ВАК РФ 06.01.11, Защита растений

Автореферат диссертации по теме "Биологически обосновать и разработать алгоритм модели интегрированной системы защиты насоса от доминантных вредителей для ПЭВМ"

АКАДЕМИЯ АГРАРНЫХ НАУК РЕСПУБЛИКИ БЕЛАРУСЬ ШСРУССКИЙ НАУЧНО-ИССЩШАТЕЯЬСИШ ИНСТИТУТ ЗАЩИТИ РАСТЕНИЙ

4 5 ОД

- 5 ДЕК Ш

На правах рукописи УДК 633.13:632.93:632.7:681.3

ПЕРЕХОДЦЕЗА СЬе?ла1га Владимировна

БИОЛОГИЧЕСКИ СВОСШШЬ И РАЕРАБ^ШЪ АЛГОРИТМ ШДОШ ШЛИ РИРОВАННСЙ СИСТЕШ ЗАЩИШ ШСА ОТ ДОМИНАНТНЫХ ВРЗДЩЕЛЕЙ ДЛЯ ПЭВМ

06.01.II - защита растений от вредителей и болезной

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата биологических наук

у

Прилуки, !&нской области - 1994 г.

Работа выполнена в Белорусской научно-исследовательском институте защиты растений.

Научный руководитель - Академик Академии аграрных наук

Республики Беларусь, член-корресповдент Российской сельскохозяйственной Академии, доктор сельскохозяйственных наук, профессор САМЕРС® В.в.

Официальные оппоненты - доктор биологических наук, .

профессор ЛОШИНИ.К.

- доктор сельскохозяйственных наук СОРОЧИНСКИЙ Л.В.

Ведущее учреждение - Гродненский сельскохозяйственный

институт

Защита состоится _1994 года в

часов на оаседании специализированного совета К 020.75.01 в . Белорусском научно-исследовательском институте защиты растений (223011, п.Прилуки, Шнекой области и района).

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке БелНИИЗР.

Автореферат разослан " /9е* 1994 года

доктор сельскохозяйственных наук С.Ф.фта

Ученый секретарь специализированного совета

з

Актуальность темы. До настоящего времени урожай зерновых в республике составлял1: 30-32 ц/га, «а урожай овса на-

много ниже - 25-27 ц/га. Одной из причин недобора урожая являются вредители, которые в отдельные годы могут снижать его на 50-6056. Состояние фитосанитарнЬй обстановки посевов в республике требует дальнейшего перехода от прямой борьбы с вредителями к активному управлению процессами и^ радвития й врёдоносности. Разработка методов прогнозирования вредоносности фитофагов, оптимальных сроков проведения защитных мероприятий - фундаментальная основа дальнейшего совершенствования интегрированной системы .защиты зерновых культур» Поэтому ставится задача разработки вопросов математического моделирования процесса прогнозирования фитосанитарной обстановки и плакирования истребительных мероприятий на основе использования компьютерной техники, программных средств. Это является необходимым шагом реализации новой информационной технологии в защите растений, главным аспектом которой считается создание и вк дрение информационно-вычислительных систем (ИБС), представляющих собой совокупность экономико-математических моделей, средств вычислительной техники, позволяющих эффективно управлять процессами принятия решений в зависимости от складывающейся фитосанитарной ситуации на каждом конкретном поле.

Цель и задачи исследований. Главной цель» наших исследований было разработать нормативно-справочную информацию и алгоритм _ :мбдёли ( по~интегрированной системе защитьГ овса 7

оТ комплекса вредных объектов для*ПЭВМ' .на основе собранного биологического материала и ретроспективного анализа многолетних данных. В связи с этим предусматривалось решение педующих эйдач:

- получение информации о динамике численности фитофагов и поврежден-ности ими растений по периодам развития;

- сбор биологичесхого материала о развитии и поврежденности*перспективных сортов овса, возделываемых по прогрессивным технологиям;

- обработка м подготовка биологического материала по вредоносности фитофагов на овсе для получения нормативно-справочной информации для типовых задач на ПЭВМ; 1

- разработка прогноза вредоносности шведской мухи и пьявицы с цель» определения возможных потерь и целесообразности применения средств защиты;

- оценка достоверности основных прогнозируемых показателей и конечная их интерпретация.

Научная новизна. Впервые в Беларуси разработаны нормативно-справочная информация (НСИ) и алгоритм модели для реализации типовой информационно-вычислительной"системы "по защите овсаГот доминантных вредителей. Эта система включает:

- фенологический прогноз развития овса, показывающий зависимость стадийного развития культуры от метеорологических факторов и особенности фенологии овса в различных агроклиматических зонах республики;

- прогноз вредоносности доминантных фитофагов (шведская муха, пьяви-ца), состоящий из двух.частей: прогноза1юврежденности растений этими вредителями и прогаоза^отерь урожая оТсаГ Разработаны экономические пороги вредоносности доминантных фитофагов с учетом возможных потерь', сортовых особенностей, формирующегося урожая по фазам развития овса

и затрат на проведение защитных мероприятий. Определена эффективность перспективных инсектицидов против доминантных вредителей овса.

Практическая значимость работы. Разработан комплекс задач для ПЭВМ по рациональному применению средств защиты, которые позволяют заблаговременно прогнозировать максимальную численность фитофагов и поврежденность ими растений, потери урожая зерна, я на основе етих показателей научно обосновать целесообразность применения средств защиты, оптимальные сроки и дозы наиболее эффективных инсектицидов. Результаты исследований подтверждены в производственных опытах -• колхозе "Красная Армия" Рогачевского района Гомельской области

(199I-1993 годы) и в экспериментальной базе "Натальевск" Червенс— кого района Минской области (1992 год).

Апробация работы. Основные положения диссертационной работы доложены на заседаниях Ученого совета и Методической комиссии Белорусского научно-исследовательского института защиты растений в 19901993 гг. , Гродненской научно-практической конференции в 1994 году.

Публикация результатов исследований. По теме диссертации опубликовано 4 научные работы.

Объем и структура диссертации. Работа изложена на 120 страшгцах, содеряит 30 таблиц, 5 рисунков и 2 графика, состоит из введения, 5 глав, выводов, предложений производству, списка использованной литературы (179 наименований), приложения.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ Анализ примененп в защите растений информационно-вычислительных систем,реализованных на ЭВМ.

Стратегия и тактика защиты растений на современном этапе развития сельскохозяйственного производства направлена на создание новой информационной технологии, суть которой состоит в реальном приближении пользователей к ЭВМ, что позволяет рационально применять средства защиты. Разработка и внедрение в практику кибернетического подхода сформулирована в работах С.Р.Рао, 1968; Р.Шторма, 1970; Г.Е.Сергеева, 1970; Ы.Кендалла, А.Стгарта, 1973; Т.Нейлора, 1975; И.Я.Полякова, 1976, 1980; В.Эберта, 1984; В.Ф.Самерсова, 1982, 1985, 1990, 1991; В.Н.Карташевича, 1986, 1990; Л.И.Трепашко, 1990, 1991. Использование современных технологических достижений и ЭВМ, разработка математического моделирования имеют приоритет перед остальными методами. Это объясняется тем, что факторы,существенные для защиты растений,имеют значительный объем и в большинстве случаев не поддаются контролю человека. Проблема использования математического моделирования и ЭВМ в защите растений возникла, как следствие интенсификации производства.

В связи с этим определяется их главное назначение - оптимизация всех сфер деятельности в области защиты растений.

Анализ разработанных и введенных в практику в защите_ растений методов и ИБС показывает, что ЭВМ используется в двух аспектах: первый из них предполагает применение кибернетических методов и ЭВМ при разработке математической модели объекта с целью описания функциональных связей в биоэкологических исследованиях как основы алгоритмов прогноза или оптимизации принятия решений в конкретной фито-санитарной ситуации. В атом случае все математические модели в зависимости от метода исследования, степени изученности объекта иконе* ного применения классифицируется на три основные группы:

- статистические модели, основным инструментом при их построении служит корреляционный и регрессионный анализ;

- аналитические модели, практическое применение которых отличается тем, что их решение находится в виде явных зависимостей, связывающих искомые величины с параметрами системы и начальными условиями;

- алгоритмические модели, представляют собой отдельные решения сложной моделируемой проблемы, для реализации которой составляется алгоритм, достаточно полно отражающий структуру реальной экосистемы, а также взаимосвязи между ее отдельными элементами. ■" Второй аспект использования ЭВМ в защите растений - применение ее в качестве основы компьютерной системы управления,популяциями вредных организмов, как наиболее высокого.этапа организации защиты растений.

В настоящее время ¡Пзтранах СНГ~и за~рубежом действует достаточно большое количество ИВС, с помощью которых осуществляются управление, контроль, планирование сельскохозяйственного производства, в том числе к в защите растений ( Zadoka, 1986 j Shou, Carter, 1989; Got, Hodoiph*, 1989; В.В.Вольвач, 1987; А.О.Сагитов, Л.А.Жаманба-ланова, 1988; А.Г.Антонов, В.Е.Камбулин, 1992). Внедрение информационно-вычислительных систем в защите растений обеспечит повышение

урожайности культур, снижение расхода пестицидов, значительное увеличение производительности и условий труда, а также будет способствовать охране о кружащей среда.

Материал и методы исследований. Необходимый биологический материал для разработки нормативно-справочной информации ИБС по рациональному применении средств защиты растений был получен в полерых опытах в 1990-1992 гг. на Минской областной опптной станции, опытном поле Белорусского научно-исследовательского института залиты растений в поселке Прилуки Минского района. Кроме этого, в напей работе был использован многолетний биологический материал,собранный в лаборатории экологизации и компьютеризации защиты растений БелНИИ защиты растений за последние 10 лет с 1983 по 1993 годы, а также материалы годовых отчетов пунктов сигнализации и прогнозов.

Для уточнения (.лологии, фенологии, вредоносности фитофагов, обитающих на овсе, проводились учеты и наблюдения на основе существующих методических пособий (В.В.Колосов, Ч^Я.Поляков, 1958; Г.Е.Осмоловский, 1964; В.А.Шапиро, В.А.Щепетильникова, 1965; К.К.Фасулати, 1971 и др.). Определение вредоносности насекомых проводилось Путем анкетирования растений в поле с помощью пробных площадок и химического контроля (В.И.Танский, 1977; А.<3.Зубков, 1973). Эффективность инсектицидов определяли в полевых опытах.Расход рабочей жидкости составлял 200 литров на гектар. Повторность 4- кратная, площадь учетных делянок 50 м^. Агротехника общепринятая. Полученный биологический материал обрабатывался корреляционно-регрессионным методом. При разработке нормативно-справочной информации по прогнозированию поврежденности растений доминантными фитофагами нами использовались единые методы, разработанные для зерновых культур .(В.О.Саыерсов, Л.И.Трепашко, 1993). Созданию математической модели предшествовал этап логического моделирования. При этом использовались методы словесно-концептуального описания развития и распространения объекта.

При построении математических" моделей вредных объектов использовались методы множественной регрессии, дисперсионный анализ, имитационное моделирование. Проверку адекватности модели проводили Ц£Ш с помощью статистических критериев, так и методом имитации отдельных наиболее важных параметров на ретроспективных данных. После апробации системы на контрольном примере алгоритм эксплуатировался на ПЭВМ в реальном масштабе времени с выдачей выходной информации специалистам службы защиты растений. Производственная проверка разработанной ИБС по рациональному применению средств защиты овса проводилась в хозяйствах Минской и Гомельской областей, на делянках не менее 5-10 га, в дву -кратной повторности.

Эколого-фаунистический анализ членистоногих, обитающих в посевах овса в Беларуси. Овес является зерновой культурой, которой соответствует определенный комплекс фитофагов, повреждающих растения в течение вегетации. Анализ литературных данных и собственные наблюдения показывают, что в экосистеме овса общее количество видов вредителей не меньше, чем в экосистеме ячменя, озимой ржи, пшеницы. Количество видов вредителей,подучивших распространение в экосистеме овса,равно 26. Наиболее вредоносны шведская муха и пьявица, • которые ежегодно наносят урон урожаю. Так, численность шведской цухй в фазе кущения составила по годам от 10 до 170 особей на 100 взмахов сачком. Численность пьявицы в наших опытах была следующая: от 4 до 31 жука на 100 взмахов сачком в фазе кущения, а количество личинок на I стебель в фазе стеблевание, соответственно, колебалось от 0,05 до 1,35. Численность других вредителей (обыкновенная черемуховая тля, большая злаковая тля), как правило, косит спорадический характер. Последняя вспышка наблюдалась в 1990 году, когда численность обыкновенной черемуховой тли составила 53-94,7 особи на стебель при 10056 'заселенности посева. Наши исследования подтверждаются исследованиями других авторов, работающих на сопряженной с Беларусью территории.

Так, прибалтийские ученые (А.С.Гендрик, 1976; П.А.Касс, В.Д.Амернкас, 1989) выделяют в качестве основных вредителей на овсе большую злаковую и черемуховую тли, шведскую муху, овсяный трипе. Этих же фитофагов в качестве основных в стеблестое овса на Украине и в России отйе-; чают Ф.Самакари (1988), С.Г.Гришенцев (1990), В.Н.Куликов (1989).

Разработка прогноза вредоносности и ЭПВ фитофагов с целью ■

принятия решений по защите овса. Современное земледелие усложнило | взаимосвязи в агроэкосистемах. Экологическая направленность определяет необходимость развития щадящих систем в защите растений. Поэтому при решении вопроса о целесообразности защитных мероприятий следует принимать во внимание не только численность фитофагов, но и степень их вредоносности.

В Бёлапуси массовыми и наиболее вредоносными видами фитофагов на посевах овса, как оыло сказано ранее, являются шведская муха и пьявица. По виду и характеру вреда, особенностям поведения и экологическим приспособлениям к среде обитания зк чительно отличаются друг от друга. Однако это не исключает единого подхода при разработке прогноза вредоносности и ЭПВ этих фитофагов. Вредоносность насекомых - сложное биологическое явление, определяемое силой воздействия вредного вида и ответными реакциями растений. В связи с этим, первостепенное значение приобретает изучение характера и механизмов взаимосвязи вредителей и повреждаемых ими растений, выявление основных факторов, определяющих проявление этой зависимости во времени и пространстве. Наиболее полно этот вопрос освещен в работах В.И.Танского (1985), |

В.А.Захаренко (1986), А.Ф.Зубкова (1983), В.Ф.Самерсова (1983), С.В.Ва- | сильева (1988). По определению В.И.Танского (1988), понятие „экономический порог вредоносности"(ЭПВ) включает в себя два подхода - биологический, связанный с определением степени воздействия вредных видов на сельскохозяйственные растения (потери урожая), и экономический, учитывающий расходы на борьбу с этими видами. Экономический порог це-

лесообразности применения пестицидов (ЭПЦ), кроме аспектов вредоносности вида и экономической обоснованности мероприятий, охватывает . целесообразность их проведения с точки зрения социальных и экономических требований (А.Ф.Зубков, 1983).

Таким образом, обобщая сказанное и опираясь на методику, разработанную В.Ф.Самерсовым, Л.И.Трепашко; (1993) в лаборатории экологизации и компьютеризации защиты растений БелНИИ защиты растений,основными принципами расчета ЭПВ доминантных фитофагов на овсе были следующие:

1. Определение коэффициентов вредоносности.

2. Определение количества сохраненного урожая, стоимость которого могла бы покрыть все затраты на обработку посевов, учеты фитосанитар-ной ситуации, но при условии не снижения рентабельности производства культуры и не повышения ее себестоимости:

Пу = У - (Ис - (Из + Иф +Ид)): С + Рс, где

Цу - количество сохраненного урожая.покрывающего все затраты; • У - планируемый урожай; Ис - затраты на производство продукции; Иэ,Иф,Ид - затраты на защиту растений, учет фитосанитарной ситуации, производство дополнительной продукции; С - себестоимость, Рс - необ-; ходимое снижение себестоимости.

3. Соотношение количества сохраненного урожая, покрывающего все затраты на обработку, с коэффициентом вредоносности дает нам ЭПВ нужного фитофага: ЭПВ » Цу : В

Разработка прогноза вредоносности и ЭПВ является основой для принятия решений о целесообразности защитных мероприятий.

Разработка прогноза фенологии овса. Возможность определения сроков появления вредящих стадий фитрфагов м степени их сопряженного развития с фазами растения, наиболее уязвимыми к повреждениям, реализована нами при решении задач* "Прогноз фенологии овса". В настоящее время в лаборатории экологизации и компьютеризации защиты растений

БелНИИЗР разработай типовой алгоритм по составлен»» модели "Фенология зерновой культуры*, который ваш за основу навек работы по моделировании фенологии овса. Необходимость »той работы вызвана тем, «по овео по своей биологии отличается от ячменя и пшеницы. Это влаголюбивая культура, нетребовательная к теплу, с более длинным вегетационным периодом. Для решения этой задачи мы изучили многолетние данные, отражающие зависимость-стадийного рагчмтия овса от метеорологических условий. Статистическая обработка этих данных позволила вывести ряд уравнения зависимости длительности межфазовых периодов (шкала Фяхеса) от условий температурного режима для различных агроклиматических зон Беларуси. Модель проверяли на конкретных полях. Достоверность прогнозируемых показателей достаточно высокая, отклонения от фактических показателей составили 1-4 дня (табл.1).

Таблица I

Прогноз фенологии овса сорта Эрбграф (Минская областная опытная станция, г.Червень, 1990-1992 г«г.)

Фаза развития овса

1Э90 г»

1991 г.

1992 г . <

Ф

Ф

П

т

: Ф

КУЩЕНИЕ 23.05 22.05 I 01.05 02.05 I

СТЕБЛЕВАНИЕ 03.06 03.06 - 12.06 14.06 2

КОЛОШЕНИЕ 15.06 18.06 3 25.06 27.06 2

СОЗРЕВАНИЕ 16.07 20.07 4 26.07 25.07 I

26.05 26.05 -

07.06 08.06 I 20.06 18.06 2

11.07 14.07 3

Примечание: П - прогнозируемая дата стадии овса;

Ф - фактическая дата наступления стадии овса; 0 - отклонение, дней

Разработанная модель позволяет:

- прогнозировать развитие овса в течение всего периода вегетации;

- прогнозировать сроки появления доминантных видов вредителей овса;

- определять схемы проведения oбcлeдoвiaний и защитных мероприятий

при борьбе с комплексом вредителей. '

Разработка прогноза вредоносности и ЭПВ шведской мухи. <Иэуиениемяведской мухи-занимались следующие исследователи;" А.В.Зна- . иенский (1926), Ы.И.Жабинская (1953), Т.Ф.Чаева (1972)«.И.Беляев (1981), Н.А.Михайлова (1966)"»югие другие^ В основном, они огоссывают биологию, экологию вредителя, а тапке потери урожая. Прогноз вредоносности шведской мухи разработан только для ячменя, поэтому принятие решений по проведение защитных мер на овсе носило субъективный характер. В связи с аткм, в нащу задачу входило: разработать нормативно-справочную информацию для информационно-вычислительной системы по рациональному применение средств защити. Дня етого нами были проведены исследования о влиянии на вредоносность шведской ¡ъухи различных методов защиты растений, сортов овса. Анализируя многолетние данные, полученные в период исследований по поврежденное» различных сортов овса шведской мухой,можно сделать вывод, что все исследуемые сорта повреж^глись этим фитофагом. По степени по врожденно ста их можно условно разделить на средне по врежденные (процент поврежденных стеблей более 30$, а зерен более 51) и сорта овса^ поврёвденные ниже

среднего (процент поврежденных стеблей менее 30}, а зерен менее 52).

' ' ■ 1 (табл.2). Анализ сортов овсаГпоказал, что повреаденны^нетё средае-.'

го более скороспелые, т.е. отличаются более быстрым ростом в период

от всходов до стеблевания, тогда как средаёповреждёнйае 'сорта -

»то средне-и позднеспелыёиу них 'бодёв~длйнны{Г пё|«од~Ьт всходов-до

стеблевания.

Кроме етого, нами были проведены исследования по влиянию на вредоносность шведской мухи отдельных агротехнических приемов. Было гстановлено, что запаздывание со сроками сева на 15 дней увеличивает юврежденность стеблей с 23,4* (при оптимальном сроке сева) до 42,6$, I зерен до-2,6<. Таким образом, регулируя сроки сева,мы можем значительно снизить вредоносность аведсиоя мухи. В то время, как различные

Таблица 2

Поврежденное» районированных и перспективных сортов овса шведской мухой 1-го и 2-го поколения (Полевые опыты. Пинская областная опытная станция, 1990-1993 г.г.)

Сорт _| Повреждено стеблей^ ! Повреждено зерен,%

СгаДНЕПОВРЕВДЕННЫЕ СОРТА.

ФЛЕМЕНГЕВИТА 44,7

СВ-78600 42,4 6,3

АС1ЛАК 37,4 7,1

БУЛАТ 35,6 9,2

ГОЛОЗЕРНЫЙ 33,6 • 9,1

«ЛЕЫЕНШЕГЕНГ 31,3

БУГ 31,3 6,2

СОРТА, ПОВгеВДЕННЫЕ НИЖЕ СРЕДНЕГО

ЭРБГРАФ , 30,2 3,2

МИНУ 28,9 -

АЛЬФ ' 27,5

ГАЫБО 24,6 2,6

НЕМАН 24,6

ВСБ-1057 23,5

БОРУТА 23,5

ГРАНЕНА 22,9 1,2

дозы удобрений не оказывает на степень повреждения овса этим фитофа-

гом значительного влияния,т.к. действие удобрений на развитие растений проявляется на более поздних 'этапах развития, а личинки мухи повреждает овес в фазе всходы - начало кущения. Поэтому влияние удобрений на вредоносность шведской мухи проявляется через компенсаторные способности овса.

Полученный биологический материал был обработан корреляционно-регрессионным методом с целы» выявления количественной характеристики - вредоносности шведской мухи на овсе. Этим показателем'является коэффициент вредоносности, но в расчетах более удобно пользоваться

относительным коэффициентом вредоносности, показываирш потеря верна от повревденност* стеблей, в процентах от формирующегося урожая. Относительнее коэффициенты вредоносности существенно изменяются от элементов технологии, сроковсева, формирующегося урожая овса. С целью упрощения расчетов и сокращения количества учетов нам» на основе ретроспективного анализа многолетиях данных разработан прогноз вредоносности шведской мухи 1-го поколения. Сначала прогнозируется процент поврежденных стеблей в зависимости от фактической численности мухи (XI), фазы развития овса (Х2), среднесуточной температуры воздуха (ХЗ) по следующему уравнению тожественной регрессии:

У * 21,2 + 0,21 Х^ - 4,5^ ♦ 0,6Х^ . Проверка модели показывает, что разница между прогнозируемо* процентом поврежденных стеблей и фактическим составляет 0,8-3,бХ, что говорит о высокой достоверности модели (табл.З).

Таблица 3

0ро1 :.оз вредоносности аведской мухи 1-го поколения (Полевые опиты, Дрилукя, 1983-1993 г.г.)

Численность да,

юсобей на 100 взмахов сачком

Поврежденность

стеблей. %

фактическая | прогнозируемая

Отклонение, *

10 9,7 12,1 ♦2,4

15 24,7 22,2 • -2,5

30 16,5 17,3 ♦0,8

50 • 21,1 22,6 ♦1.4

93 46,2 45,0 -1.2

100 з?;о 35,5 -2,5

150 45,5 48,5 +3,0

170 65,7 53,2 -2,4

200 57,99 61,5 ♦3,6

Возможные потерн урожая рассчитываются по'формуле;

П • (У» В «С): 100, где

П - потер« урожая, ц/га; У - урожай, п/га; В - коэффициент вредоносности; С— процент повреждвнних стеблей. После прогнозирования потерь урожая проводятся расчет экономической целесообразности применения лнсектицидов с учетом затрат на защиту растений и цены на продухцив. Результаты исследований представлены в таблице 4, они показывает, что ЭПВ шведской мухи значительно колеблется, от 13 до 130 мух на 100 взмахов сачком, в зависимости от фазы развития и планируемой урожайности овса.

Таблица 4

Экономический порог вредоносности шведских мух 1-го поколения (особей на 100 взмахов сачком) на овсе

Вариант опыта ! Фаза 1 развития 1по Фикесу ! ЭПВ введских цух 1-го поколения 1 пли урожайности

1 25 п/га ! 35 и/га 1 50 ц/га

Оптимальный II 33 2* 32

срои сева 21 40 33 35

25 5* 44 40

30 80 66 70

Опоздание II 16 13 14

сева на 21 20 16 18

Ю дней '25 27 22 23

30 40 33 35

Опоздание - II * 12 10 II

сева на . 21 ТЗ II 12

15 дней 25 19 • 16 17

30 35 30 32

Разработка прогноза вредоносности и ЭПВ пьявицн. Возможность прогнозирования вредоносности на основе моделирования потерь была рассмотрена нами также на примере пьявицн, доминантного вредителя овса в фазе стеблевание-колошение. Как уже отмечалось, несмотря на различие в характере вреда наносимого овсу, особенностям поведения и экологическим приспособлениям к среде обитания между пьявицей и шведской му-

хой не исключает единого подхода при разработке прогноза вредоносности и ЗОВ. Вредоносность пьявицы изучалась многими авторами (В.Н.Щеголев, 1934; В.И.Танскяй, 1984; Л.Й.Кряжева, И.С.Гуслиц, 1987; С.Н.Бабич, 1988; Н.А.Цусатенко, 1990). Наши исследования показывают, что этот вредитель ежегодно наносит значительный урон урожаю (табл.5).

Таблица 5

Поврежденность различных сортов овса пьявицей (Полевые опыты. Минская областная опытная станция, 1990-1992 г г.)

! 1990 г. ! 1991 г. I 1992 г.

СОРТ 1поврежд.(Потери Шоврежд.(Потери Шоврежд.I Потери (листьев,(зерна, (листьев,(зерна, (листьев,! зерна, _( % ( и/га 1 ( цУга ( % ( ц/га

ЭРБГРАФ 25,0 2,5 33,3 3,4 40,0 2,4

БУГ 23,7 2,5 34,3 3,7 37,5 5,5

АС1ЛАК 38,9 2,5 28,7 2,0 42,5 .6,9

ГОЛОЗЕРНЫЙ 24,3 2,3 33,5 2,1 43,7 7,8

БУЛАТ 30,0 3,4 32,3 2,5 52,5 7,8

СВ-78600 29,1 3,9 34,3 3,1 43,7 4,7

АС-135В 32,6 3,1 45,0 2,4

ГАМБО 33,3 4,0 43,7 5,6

ГРАМЕНА 37,7 3,4 43,7 ' 4,1

НСР0,5 3,8 , ■0,9 2,7 1,3 2,6 1,5

На основании полученного биологического материала и ретроспективного анализа многолетних данных, собранных в лаборатории экологизации и компьютеризации защиты растений за последние 10 лет, нами разрабо>. тан прогноз вредоносности, который включает в себя следующие модели:

1. Модель прогноза поврежденности листьев овса пьявицей.

2. Модель прогноза потерь урожая.

Эти модели представляют собой систему корреляционно-регрессионных уравнений и формул. Учитывая, что важнейшим фактором,регулирующим нарастание численности пьявицы,является температура воздуха в период массовой откладки яиц и начала отрождения личинок, мы рассчитали урав-

нение множественной регрессии,описывающее функциональную связь между численностью пьявицы и среднесуточной температурой воздуха:

У « -15,1 + 5,36x1 + 3,16x2, где

V - поврежденное» листьев пьявицей,%; х1 - заселено растений, личинок/стебель; х2 - среднесуточная температура воздуха, С?., Проверка модели.показывает, что ошибка в прогнозировании поврежденное« листьев составила от 0,8 до 6,5%, что говорит о высокой достоверности модели (табл.6).

Таблица 6

Проверка прогноза поврежденности листьев овса пьявицей (Полевые, производственные опыты, Прилуки, 1983-1993 г.г.)

Заселено личинок I Поврежденное» листьев, л_] л

с&ЙЙЙте " Фактическая | прогнозируемая ^ } ,cлoнew<e,

0,1 40,0 1 39,1 -0,9

0,5 42,5 41,3 -1.2

1,0 45,0 44,0 -1,0

I«6 45,8 46,6 +0,8

2,0 46,8 49,8 +2,0

2,5 58,5 52,0 -6,5

-г

Кроме »того/был* рассчитаны коэффициенты вредоносности и относительные I ээффициенты вредоносности пьявицы. Изучение вредоносности служит основой для определения ее »кономхчесхого значения. Используя подученные козффнциенты н формулы, мы прогнозируем возможные потери урожая с учетом фитосанитарной обстановки и планируемой урожайности культуры и тем самым определяем целесообразность химических мероприятий на каждом конкретном пбле. С учетом биологам и фенологии пьявицы установлено, что оптимальный .срок обработки - фаза стеблевания. На основе приведенной выше методики мы рассчитали экономический порог , "вредоносности пьяеЩ? на овсе. Он находится "в пределах 0,5 - 1,2 личинки1'

на стебель, в эту фазу,в зависимости от сорта формирующегося урожая.

Алгоритм модели интегрированной защиты овса от доминантных вредителей и реализации его в производстве. В настоящее время в Беларуси разработана кнтегрированная система защиты зерновых культур от вредителей на основе принципов, сформулированных в работах -И.Я.Полякова (1962), С.Н.Фадеева (1980), В.Ф.Самерсова (1985). Эта стратегия рассматривается как система управления вредными организмами. Она базируется на следующих элементах: высокой агротехнике, включая использование специальных агротехнических приемов по профилактике или по удаление отдельных вредных объектов; выращиваний устойчивых к вредителям сортов; всемерном использовании приемов, сох-ранящих и активизирующих деятельность природных знтомофагов и других организмов, регулирувщих численность вредителей; использовании активных мер подавления на основе детального анализа агробиоценоза при строго объективной оценке ожидаемого развития вредных организмов и уровня экономического ущерба. Реализация этой стратегии защиты зерновых требует создания более совершенных методов прогнозирования базирующихся на современных математике-кибернетических методах и моделях. Наиболее полно эта концепция раскрывается при построении и использовании информационно-вычислительных систем (ИВС). Для функционирования ИВС в реальных условиях пользователю с конкретного поля необходимо ввести на магнитные носители ПЭВМ данные о культуре, планируемой урожайности, площади поля, преобладающей фазе растений, в соответствии со шкалой Фикеса. Все дальнейшие учеты рекомендовано проводить, руководствуясь прогнозируемыми фазами развития культу!« и схемой проведения защитных мероприятий по периодам развития культуры. Для реализации алгоритмов ИВС разработана структура нормативно-справочной информации (НСИ), включающая многолетний биологический материал полевых и производственных опытов, обработанный с помощью статистических методов и прошедший производственную проверку на

независимом материале. Так, НСИ задачи "Прогноз фенологии овса" включает систему мероприятий по защите овса от комплекса вредных объектов и их условные обозначения, метеостанции и их коды. НСИ задачи "Прогноз вредоносности доминантных видов фитофагов" охватывает температурные показатели, степень поврежденности в зависимости от плотности вредителя и стадии развития культуры, относительные коэффициенты вредоносности объектов, построенные в зависимости от фазы развития овса, сроков сева, планируемой урожайности. .Таким образом, нами разработана ИБС по интегрированной защите овса от до-гглнанткых вредителей, которая функционирует на основе нормативно-справочной информации. Проверка основных параметров ИБС проводилась в хозяйствах Пинской и Гомельской областей, в 1991-1992 годы . Для функционирования ИБС нами на магнитные носители ПЭВМ были введены конкретные данные о культуре, преобладающей фазе,1 планируемой уро-яайности и т.д., в результате чего нами были получены выходные документы, и все дальнейшие учеты и обследования проводились согласно им . На полях, где не было экономического порога вредоносности,обработка была отменена, тогда как на полях, где он (ЭПВ). был,рекомендавали обработки новыми и.перспективными инсектицидами ( децис, суми-альфа, маврик, фьюри). При этом ошибка в прогнозировании биологической эффективности рекомендуемых препаратов не превышала 1056. В нашем случае, после расчета на ПЭВМ исходных данных, была рекомендована обработка против пьявицы и черецуховой тли, что обеспечило прибавку 2,1-2,6 ц/га. Экономическая эффективность при эксплуатации системы составила 5071-6365 руб./га (в ценах 1992 года), а рентабельность защитных мероприятий - 1399 - 174856. Разработанная и проверенная в производстве ИВС по защите овса от домиантных вредителей позволяет

принимать экологически взвешенные и • . . экономически обоснованные решения. • I 1 : " : ~

20 . вывода

1. В период исследований (1990-1993 г.г.) в условиях Беларуси на посевах» овса основными вредителями были шведская муха ( Oacinella frit L пьявица красногрудая (bema melanopus ); обыкновенная черемуховая тля (Rhopalosiphum padi Ь ). в годы исследований от повреждений растений овса шведской мухой 1-го поколения потенциальные потери урожая зерна на отдельных посевах составляли 35-5236; 2-го поколения - 6-85?; пьявицей - 17,4-23,4%; черемуховой тлёй -16,3-32,7%. Шведская муха и пьявица ежегодно наносят урон урожаю, тогда как обыкновенная черемуховая тля вредит спорадически.

2. В процессе исследований выявлена тесная приуроченность вредителей к определенным стадиям развития обса и установлены периоды их максимальной вредоносности:

1 период: посев - до фазы кущение (1-4 стмии по шкале Фикеса)

- шведская муха, обыкновенная черемуховая тля;

2 период: кущение - колошение (5-10,5 стадии по шкале Фикеса)

- личинки пьявицы, обыкновенная черемуховая тля, большая злаковая тля;

3 период: цветение - восковая спелость (10,5-11,4 стадии по шкале Фикеса) - 2-е поколение шведской мухи, пьявица, большая злаковая тля.

3. На основании обработки многолетних данных по фенологии овса и метеоданных впервые для Беларуси разработан прогноз фенологии овса,, что дает возможность с помощью ПЭВМ прогнозировать фенологические фазы развития овса, заблаговременно планировать учеты вредной и полезной фауны, сроки появления доминантных видов вредителей и оптимальные сроки проведения защитных мероприятий.

4. Впервые разработан алгоритм прогноза вредоносности доминантных фитофагов (шведская муха, пьявица) на овсе и определены основные факторы, от которых зависит вредоносность этих насекомых: для

шведской мухи - численность фитофага, фаза развития овса, температура воздуха в период откладки яиц; для пьявицы - численность фитофага, температура воздуха в период отрождения и питания личинок. Статистическая обработка многолетних данных позволила рассчитать математические модели, позволяющие прогнозировать вредоносность этих фитофагов с учетом конкретной фитосанитарной ситуации.

5. Согласно разработанным методикам были рассчитаны коэффициенты вредоносности шведской мухи и пьявицы, использование которых позволяет определить экономические пороги вредоносности для различных сортов овса по фазам развития с учетом формирующегося биологического материала.

6. С помощью полученных показателей по прогнозу вредоносности, коэффициентам вредоносности, ЭПВ разработана нормативно-справочная информация (НСИ) для информационно-вычислительной системы (ИБС) по рациональному применению средств защиты растений в интенсивных тех -нологиях возделывания овса. ИБС состоит из комплекса задач, решеешж как самостоятельно, так и в совокупности:

- прогноз фенологии овса;

- прогноз вредоносности шведской мухи;

- прогноз вредоносности пьявицы.

7. Производственная проверка информационно-вычислительной системы по рациональному применению средств защиты растений от доминантных вредителей овса проведена в различных агроклиматических зонах. Оценка показала, что оправдываемость прогноза фенологии овса составила 85-90%, а прогноза вредоносности пьявицы (получившей массовое развитие в условиях 1999-1992 гг.) - 70-80%. Ошибка в прогнозировании потерь от пьявицы составила 0,3-1,0 ц/га. Прогноз вредоносности шведской мухи оправдывался на 75-80%, а потери зерна от этого вредителя отличались от фактических на 0,5-0,9 ц/га.

8. Реализация системы в производственных условиях показала, что за-

щита посевов от комплекса вредных организмов с использованием ИБС обеспечила .прибавку урожая зерна на опытных участках 2,1-2,6 ц/га. Чистый доход от внедрения системы составил 5071-6365 руб./га (в ценах 1992 года), при норме рентабельности 1393-1743%. Косвенный экономический и экологический эффекты достигаются за счет увеличения производительности труда, снижения расходов пестицидов и охраны окружающей среды от излишнего загрязнения.

РЕКОМЕНДАЦИИ ПРОИЗВОДСТВУ Рекомендуется специалистам станций защиты растений и пунктов сигнализации и прогнозов Республики Беларусь:

1. С целью увеличения эффективности защитных мероприятий против вре-

%

дителей на овсе обработки рекомендуется проводить при превышении фитофагами экономических порогов .вредоносности: для шведской мухи он равен - в фазе всходов от 30, до. 35 мух на 100 взмахов сачком; в фазе начало кущения 35-40 особей на 100 взмахов сачксм; в фазе массовое кущение 50-55 особей на 100 взмахов оачком; в фазе конец кущения 70-80 мух на: 100 вэмалов сачком; для пьявицы ЭПВ равен 0,5-1,2 личинки на стебель, в фазе стеблевания, в зависимости от сорта овса и формирующегося'урожая.

2. На овсе высокую эффективность против шведской мухи и пьявицы показали следующие инсектициды: децис,. 2,5% к.э. при норме расхода 0,2 л/га; суми-альфа, Ъ% к.э. при норме расхода 0,2 л/га; маврик, 25% к.при норме расхода 0,2 л/га; фыори, 10% в.э. при норме расхода 0,07 л/га.

3. С целью повышения экологической безопасности и экономической эффективности рекомендуемые пестициды на посевах овса должны применяться в оптимальные сроки, при превышении ЭПВ, которые оперативно рассчитываются для каждого агроценоза с учетом складывающейся

фитосанитарной ситуации, на персональном компьютере.

СПИСОК РАБОТ, ОПУЕПИКОВАННЫХ ПО МАТЕРИАЛАМ ДИССЕРТАЦИИ:

1. Саыерсов В.Ф., Трепашко Л.И., Переходцева C.B. Разработка прогноза вредоносности шведских мух на посевах овса //Сб.науч.тр./Белорус. НИИ защиты растений.-1992.-Выл Л7.-С.37-42.

2. Саыерсов В.Ф._,Трепашко Л.И., Переходцева C.B. Оценка сортов овса на устойчивость к повреждениям доминантными фитофагами //Сб.науч.тр./ Белорус.НИИ защиты растений.-1992.-Вып.17.-С.42-47.

3. Самерсау В.Ф., Пераходцава C.B. Распрацоука прагнозоу феналогП ауса для аптым1зацы1 ахоуных мерапрыемствау //Весц1 ААН Беларус1.-1993.-» 3.- С.95.

4. Саыерсов В.Ф., Трепашко Л.И., Переходцева C.B. Разработка прогноза вредоносности пьявицы красногрудой на овсе //Уч.зап./Гродненский СХИ.-1994.-Вып.4.-С.66-67. ,

24 # РЕЗЮМЕ

Переходовва С.В. Биологически обосновать и разработать алгоритм модели интегрированной системы защиты овса от доминантных вредителей для ПЭВМ.

В диссертации рассмотрена возможность решения проблем защиты овса от доминантных вредителей на количественной (математической) основе. Большое внимание уделяется использованию оптимизационных и корреляционно-регрессионных моделей, что позволяет эффективно управлять процессами принятия решений в зависимости от складывающейся фитосанитарной ситуации поля.

Р Э 3 Ю U Е

ПераходцаваС.У.' Б1апаг1чна абгрунтаваць I распрацаваць алга-рытм мадэл1 1нтэгрыра'ванаЙ с1ртэмы* аховы .ауса ад шкодн1кау для ПЭВМ.

У дысертацы1 разгледжан^ маг^масць рашэння праблем аховы ауса ад дам1нантных шкодн1кау на колькаснай (матзматычнай) аснове. Вял1кая увага удзяляецца выкарыстанню аптым1зацыйных I карэляцыйна-рэгрэс1уных мадэлей, што дазваляе эфектыуна к1раваць працэссам прыняцця рашэннлу у.залекнасц1 ад складваемай ф1тасан1тарнай с1туа-цы! пвлд.

SUMMARY

PEREKHODTSEVA S.V. Biologically substantiate and to develop the ilgorithra of the Integrated System ot Oat Protection Model against the lominant Pests for Personal Computers.

The possibility of solving the problem of oat protection against he dominant pests based on quantifiable /mathematical/background is onsidered in the thesis. The great attention is paid to the use of ptimization and correlation-regression models, what gives an opportu-ity to manage effectively the processes of taking solutions, depen-ing on the arising in the fild phytosanitary situation.