Бесплатный автореферат и диссертация по биологии на тему

Экологическая оценка применения пестицидов против крестоцветных блошек на посевах ярового рапса в лесостепи Западной Сибири

ВАК РФ 03.00.16, Экология

Текст научной работыДиссертация по биологии, кандидата биологических наук, Штундюк, Дмитрий Александрович, Новосибирск

РОССИЙСКАЯ АКАДЕМИЯ СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННЫХ НАУК Сибирское отделение СИБИРСКИЙ НАУЧНО-ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ ИНСТИТУТ ЗЕМЛЕДЕЛИЯ И ХИМИЗАЦИИ СЕЛЬСКОГО ХОЗЯЙСТВА

Дмитрий Александрович ЭКОЛОГИЧЕСКАЯ ОЦЕНКА ПРИМЕНЕНИЯ ПЕСТИЦИДОВ ПРОТИВ КРЕСТОЦВЕТНЫХ БЛОШЕК НА ПОСЕВАХ ЯРОВОГО РАПСА В ЛЕСОСТЕПИ ЗАПАДНОЙ СИБИРИ 03.00.16 - экология

Диссертация на соискание ученой степени кандидата биологических наук

На правах рукописи

ШТУНДЮК

Научный руководитель:

к.б.н., с.н.с. Власенко Н.Г.

Новосибирск - 1999

Содержание

стр.

Введение 4

Глава 1. Обзор литературы 9

1.1. Крестоцветные блошки на посевах рапса

и пути снижения их вредоносности 9

1.2. Влияние пестицидов на нецелевые организмы 16 Глава 2. Объекты и методы исследований 2 5

2.1. Объекты исследований 2 5

2.1.1. Яровой рапс 2 5

2.1.2. Крестоцветные блошки 27

2.1.3. Жужелицы 2 8

2.1.4. Почвенная микрофлора 2 9

2.1.5. Пестициды 31

2.2. Место и условия проведения исследований 31

2.3. Методика полевых опытов 34

2.4. Оценка эффективности препаратов 3 6

2.5. Методика наблюдений за нецелевыми объектами 37

2.6. Математическая обработка полученных

результатов 38

Глава 3. Результаты исследований 41

3.1. Эффективность препаратов против комплекса крестоцветных блошек 41

3.2. Влияние пестицидов на сообщество жужелиц

в посевах ярового рапса 50

3.3. Воздействие пестицидов на микрофлору почвы

под посевом ярового рапса 63

3.4. Сравнительная оценка эффективности препаратов и их побочного действия в

производственном и полевом деляночном опыте _ 72 3.5.Экономическая эффективность защиты ярового

рапса от крестоцветных блошек 8 6

Выводы 88

Рекомендации производству 91

Список литературы 92

Прил оже ни е 10 6

Введение

Актуальность проблемы. Применение химических средств зашиты растений от вредных организмов остается одним из основных факторов сохранения и повышения урожайности сельскохозяйственных культур.

Однако применение пестицидов может приводить к подавлению полезных компонентов агроценоза. В результате хозяйственной деятельности человека ежегодно на Земле исчезает не менее 15 тысяч видов растений, животных и микроорганизмов. К началу следующего века это может привести к потере 50% всей ее биоты (Кобилева, 1998).

В конечном счете отрицательноые последствия могут превалировать над положительными, затраты на их преодоление и на возмещение ущерба могут превысить стоимость прибавки урожая (Захаренко, 1997). Необходимы интенсивные исследования как в области изыскания пестицидов с высоким уровнем физиологической и экологической избирательности, так и в области стратегии их применения.

Одним из возможных путей снижения риска использования пестицидов для защиты растений является замена токсичных химических веществ широкого спектра действия на препараты, влияющие на определенную группу вредных видов или даже специфического действия. В конечном счете из сферы практического применения должны быть вытеснены пестициды, создающие неоправданный или неконтролируемый экологический риск (Петцольд, 1998).

Вышеизложенное в равной мере касается всех возделываемых культур, в том числе и ярового рапса, культивируемого в различных агроклиматических зонах.

Повсеместно, в том числе и в лесостепи Западной Сибири он повреждается целым рядом вредителей, которые способны нанести значительный ущерб посевам культуры и вызвать экономически ощутимые потери урожая. Среди них наиболее серьезными являются представители отряда Coleóptera, в частности крестоцветные блошки (Lamb, 1989). Необходимость проведения защитных мероприятий против данных фитофагов не вызывает сомнений, поскольку их вредоносность очень высока (Костромитин, 1980) . Борьба с жесткокрылыми насекомыми с помощью биологических препаратов представляется весьма проблематичной (Ермолаева и др., 1989) . В связи с этим в обозримом будущем химические средства защиты не потеряют своего значения. Для защиты рапса от крестоцветных блошек рекомендованы пестициды различных химических классов. Большинство из них обладают широким спектром действия, что обусловливает риск их влияния на нецелевые и, в частности, полезные организмы, населяющие рапсовый агроценоз. Это может приводить к изменению структуры и функции биоты и, как следствие, к нарушению устойчивости агроэкосистемы. Таким образом, применение препаратов против вредителей должно быть экологически безопасным, поэтому изучение нецелевого действия пестицидов является актуальной проблемой .

Цель и задачи исследований. В связи с вышеизложенным, целью нашей работы является подбор эффективных препаратов для подавления крестоцветных блошек на посевах ярового рапса,

оказывающих наименьшее воздействие на нецелевые объекты агроценоза, для включения в системы защиты данной культуры в условиях лесостепи Западной Сибири.

Для реализации поставленной цели потребовалось решить следующие задачи:

определить эффективность пестицидов против комплекса крестоцветных блошек и ее зависимость от биотических и абиотических факторов окружающей среды;

- изучить влияние пестицидов на сообщество жужелиц, населяющих рапсовое поле;

- изучить влияние пестицидов на почвенную микрофлору рапсового агроценоза;

выявить препараты, наиболее полно отвечающие требованиям экологической безопасности;

- оценить экономическую эффективность применения отобранных пестицидов.

Научная новизна работы. Впервые для условий лесостепи Западной Сибири проведен подбор препаратов для защиты ярового рапса от крестоцветных блошек не только на основе определения эффективности, но и с учетом их побочного действия. Для этого использован системный подход к изучению воздействия пестицидов как на вредителей, так и на ряд нецелевых организмов агроценоза.

Показано, что в данной агроклиматической зоне хлебная полосатая блошка (Ph. vittula Redt.) является вредителем рапса и часто доминирует среди других представителей рода Phyl-iotreta.

Выявлено как непосредственное влияние гидротермических условий периода вегетации на эффективность пестицидов, так и опосредованное, через воздействие на комплекс блошек.

Дана сравнительная оценка препаратов различной химической природы и предназначенных для разных способов применения по эффективности и воздействию на нецелевые объекты агроце-ноза - сообщество жужелиц и микрофлору почвы.

Для оценки побочного действия пестицидов использованы не только количественные, но и качественные эколого-фауни-стические характеристики состояния карабидофауны и комплекса почвенных грибов.

Практическая значимость и реализация результатов исследований. Для включения в системы защиты ярового рапса от крестоцветных блошек подобран препарат на основе изофенфоса, который обеспечивает подавление крестоцветных блошек до экономически неощутимого уровня и исключает необходимость дополнительной инсектицидной обработки, что снижает степень пести-цидной нагрузки на агроценоз. Офтанол Т прошел успешную проверку в производственных условиях и был рекомендован к использованию. Результаты исследований вошли в рекомендации "Технология возделывания ярового рапса в лесостепи Западной Сибири".

Основные положения, выносимые на защиту:

- в условиях лесостепи Западной Сибири можно подобрать эффективные препараты для контроля блошек в посевах ярового рапса, оказывающие минимальное отрицательное действие на нецелевые объекты агроценоза;

- гидротермические условия в период вредоносности блошек влияют на биологическую эффективность инсектицидов как непосредственно, так и через воздействие на комплек жуков;

- применение комплексных протравителей семян рапса на основе изофенфоса эффективно, рентабельно и не наносит значительного ущерба сообществу жужелиц и микрофлоре почвы.

Апробация работы. Основные результаты исследований были доложены на ученых советах СибНИИЗХим, на научно-практической конференции "Проблемы науки и производства в условиях аграрной реформы" (Новосибирск, 20-22 апреля 1993 г.)

Работа выполнена в Сибирском НИИ земледелия и химизации сельского хозяйства под. руководством кандидата биологических наук, с.н.с. Наталии Григорьевны Власенко, которой автор приносит свою искреннюю благодарность. Автор также выражает признательность Т.Т. Кузнецовой за помощь в проведении микробиологических исследований и определении микроорганизмов и А.Е. Козлову за любезное определение энтомологического материала.

Глава 1. Обзор литературы

1.1. Крестоцветные блошки на посевах рапса и пути снижения их вредоносности -

В условиях лесостепной зоны Западной Сибири яровой рапс очень сильно повреждается насекомыми. Среди них наиболее значимым является комплекс крестоцветных блошек рода Phyllot-reta. Наносимый ими ущерб может достигать 4 0% потенциального урожая маслосемян (Власенко и др., 1995; Власенко, 1998).

В указанной почвенно-климатической зоне появление блошек отмечается в конце апреля или в первых числах мая. Рапс, посеянный в оптимальные агротехнические сроки, в данный период находится в фазе всходов - первой пары настоящих листьев. В это время жуки особенно нуждаются в повышенном углеводном и белковом питании для созревания половой продукции. Установлено, что существенную роль в выборе блошками растения-хозяина играют глюкозинолаты (или продукты их расщепления) -вещества, характерные для капустовых культур (Feeny et al., 1970; Nielsen et al., 1979). Наиболее привлекательны для жуков семядольные листья, которые в большом количестве содержат необходимые органические вещества в легкоусвояемой форме (Костромитин, 1980) .

При объедании жуками 50% поверхности семядольных листьев растения быстро теряют жизненную силу, многие из них погибают, что резко снижает потенциальный урожай. Растения, поврежденные в фазе первой пары настоящих листьев, сильно отстают в росте, высота их ниже на 23,8-52,6%, ширина листовой пластинки меньше на 15,6-48%, число листьев - на 11,847,7% по сравнению с неповрежденными. Независимо от степени

повреждения второй и третьей пары настоящих листьев растения практически не угнетаются (Костромитин, 1980).

Рассматривая вредоносную деятельность блошек,.необходимо выделять два типа повреждений - прямое и непрямое. Первый тип связан с повреждением растений в фазе всходов и часто приводит к их гибели. Важно отметить, что в этом случае далеко не всегда наблюдается снижение урожайности семян, так как изре-живание посевов до определенного уровня успешно компенсируется за счет формирования рапсом большего числа боковых побегов. Если значительная часть растений уничтожается блошками, рапс следует пересевать. Оценка вредоносности непрямого типа, когда поврежденнные растения не погибают, а продолжают развиваться и давать семена более трудна. Однако, в случае превышения определенных порогов поврежденности листовой поверхности всходов, рапс не способен полностью реализовать потенциал урожая (Osgood, 1976; Lamb, 1989).

Снижение урожайности культуры - это наиболее важный, но не единственный признак активного воздействия фитофагов на развитие кормовых растений. Однако данный параметр, несомненно, отражает конечный результат сложных изменений общего физиолого-биохимического состояния поврежденного организма.

Так, было показано, что повреждение растений рапса блошками приводит к увеличению интенсивности дыхания, активности пероксидазы и снижению содержания витамина С, хлорофилла А, В и каротиноидов в вегетативных органах (Саталкина, Анцупова, 1993) .

При повреждении растений рапса в первые две недели после прорастания замедляются темпы его роста, растягиваются сроки

созревания, снижается урожай. Последнее сопровождается достоверным увеличением содержания хлорофилла в семенах, что снижает их ценность как сырья для получения растительного масла. Именно поэтому для рапса очень важно предотвратить повреждения растений блошками на ранних фазах развития (Lamb, 1984; Bracker, Bucher, 1986).

Для решения данной проблемы можно воспользоваться различными приемами.

Во-первых, снизить риск повреждения рапса блошками возможно за счет выращивания устойчивых и выносливых сортов. Исследования показали, что выносливость культуры определяется темпами роста и развития растений (Brandt, Lamb, 1994). У резистентных сортов, благодаря более высоким темпам нарастания листового аппарата в сравнении с неустойчивыми сортами, критический период - от появления семядольных листьев до начала развития первого настоящего листа - значительно сокращен. 'Развивающаяся первая пара настоящих листьев позволяет компенсировать уничтоженную вредителем фотосинтезирующую поверхность семядольных листьев и обеспечивают достаточный приток пластических веществ к точке роста (Манаенкова, Асякин, 1990; Манаенкова, 1993). Однако хорошо известно, что полной устойчивости растений к воздействию какого-либо биологического объекта добиться трудно, а относительно устойчивые сорта все же будут повреждаться вредителем. Тем более, что вредоносность блошек очень велика, так как уже при наличии 46 экз./м2 (Поляков и др., 1988; Самерсов и др., 1989), или, по другим источникам, - 2-3 блошки на погонный метр (Гули-дова, Шуровенков, 1984), посевы рекомендуют опрыскивать инее-

ктицидами для защиты от жуков.

Во-вторых, предотвратить заселение и повреждение рапса блошками можно за счет применения метода ловчих культур. В качестве ловчей культуры для блошек лучше всего использовать горчицу сарептскую, которая обладает исключительными привлекательными свойствами по отношению к данному вредителю (Вла-сенко, Сушкова, 1997) . При высеве горчицы на 7-10 дней раньше рапса на ее всходах концентрируется основная масса жуков еще до появления всходов основной культуры. Инсектицидная обработка ловчего посева обеспечивает эффективную защиту рапса от блошек (Власенко и др., 1994; Власенко и др., 1995) .

В-третьих, снизить .вредоносность жуков на посевах рапса можно применяя химические средства защиты. Обычно для борьбы с блошками используют предпосевную обработку семян, внесение гранулированных препаратов в почву или повсходовое опрыскивание инсектицидами.

Изучение эффективности различных методов химической борьбы с крестоцветными блошками в условиях Омской области показало, что добиться удовлетворительных результатов можно лишь при достаточно высоком уровне токсикации всходов (Серебренникова, 1988) . Действительно, при исследовании динамики разрушения инсектицидов в растениях рапса и их токсичности для членистоногих показана корреляция (г = 0,67-0,95) между эффективностью препарата и его концентрацией в растении (Шуровенков, 1988). Данный показатель может зависеть от различных факторов - химической природы инсектицида, его препаративной формы, срока применения, погодных условий и т.д.

При применении гранулированных препаратов поступление инсектицидов из почвы в растения рапса зависит от нормы расхода препаратов, их растворимости в воде, - содержания токсикантов в почве, ее влажности и количества выпавших осадков. Была установлена тесная корреляционная зависимость (г = 0,74) между содержанием фосфамида в рапсе и количеством выпавших осадков. Коэффициент корреляции между нормой расхода препарата и его поступлением в растения в варианте с фами-дофосом составил 0,73, с фураданом - 0,67, а между влажностью почвы и поступлением токсиканта в рапс - 0,60 и 0,44 соответственно (Шуровенков, 1988).

Действительно, внесение гранулированных препаратов в почву хорошо зарекомендовало себя в зонах с достаточным увлажнением. Так, в Белоруссии техническая эффективность гранулированного базудина была на уровне 81-100% (Осипов, 1985; 1987). В Швеции внесение в рядки гранулированного фурадана обеспечило снижение количества поврежденных растений с 69,5% до 10,7% в сравнении с контролем (Скачкова, 1980) . В Центрально-Черноземном районе использование гранулированного фосфамида обеспечило подавление крестоцветных блошек в первые 3-5 дней после появления всходов на 64-78%, через 18-23 дня -на 69-71%, в два раза уменьшалась интенсивность повреждения растений (Гулидова, Шуровенков, 1984) . А в условиях Омской области при применении фосфамида численность блошек снизилась всего на 35,4% (Паршиков, 1986).

При обработке семян препаратами различной химической природы также получены неоднозначные результаты.

Так, было показано, что протравливание у-ГХЦГ не дает достаточного эффекта, так как инсектицид быстро теряет токсичность в растениях рапса. При обработке семян с нормой расхода 15,7 г/кг проростки имели максимальную концентрацию препарата 380 мг/кг через 1 день после появления всходов, но уже через 7 и 15 дней она снижалась до 2,6 и 0,9 мг/кг соответственно (ЭДез1;со1:1:, 1985) .

Существенное влияние на эффективность протравливания оказывает способ применения препарата. Так, опыливание семян рапса офтанолом Т против рапсовой блошки обеспечило повышение урожайности на 7%, а инкрустиро�