Бесплатный автореферат и диссертация по биологии на тему

Экологический мониторинг и фитосанитарное оздоровление засоренных гигантским борщевиком природных и антропогенно измененных ландшафтов Центрального и Северо-Западного регионов России

ВАК РФ 03.02.08, Экология (по отраслям)

Автореферат диссертации по теме "Экологический мониторинг и фитосанитарное оздоровление засоренных гигантским борщевиком природных и антропогенно измененных ландшафтов Центрального и Северо-Западного регионов России"

На правах рукописи

КУДРЯВЦЕВА Екатерина Николаевна

ЭКОЛОГИЧЕСКИЙ МОНИТОРИНГ И ФИТОСАНИТАРНОЕ ОЗДОРОВЛЕНИЕ ЗАСОРЕННЫХ ГИГАНТСКИМ БОРЩЕВИКОМ ПРИРОДНЫХ И АНТРОПОГЕННО ИЗМЕНЕННЫХ ЛАНДШАФТОВ ЦЕНТРАЛЬНОГО И СЕВЕРО-ЗАПАДНОГО РЕГИОНОВ РОССИИ

Специальности: 03.02.08-экология (биология), 06.01.07 - защита растений

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата биологических наук

2 Я ДПР '¿013

005057803

МОСКВА 2013

005057803

Работа выполнена в Федеральном государственном бюджетном образовательном учреждении высшего профессионального образования «Российский государственный аграрный университет - МСХА имени К. А. Тимирязева» и в Федеральном государственном бюджетном образовательном учреждении высшего профессионального образования «Тверской государственный университет»

Научные руководители: доктор биологических наук, профессор

Васенев Иван Иванович;

кандидат химических наук, доцент ФеофановаМариана Александровна

Официальные оппоненты: Лунев Михаил Иванович

доктор биологических наук, ВНИИ агрохимии имени Д.Н. Прянишникова, зав. лабораторией с.-х. токсикологии

Смирнов Алексей Николаевич

доктор биологических наук,

РГАУ - МСХА имени К. А. Тимирязева,

профессор кафедры защиты растений

Ведущая организация: Всероссийский научно-исследовательский

институт мелиорированных земель

Защита диссертации состоится 15 мая 2013 г. в 14 30 на заседании диссертационного совета Д 220.043.03 при ФГБОУ ВПО Российский государственный а1рарный университет - МСХА имени К.А. Тимирязева. Адрес: 127550, Москва, ул. Тимирязевская, 49, Ученый совет РГАУ - МСХА. Тел./факс: 8 (499) 976-24-92.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Российского государственного аграрного университета - МСХА имени К.А. Тимирязева.

Автореферат разослан 12 апреля 2013 г.

Ученый секретарь диссертационного совета:

Селицкая Ольга Валентиновна

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы. Важная проблема современной экологии - сохранение биоразнообразия и видов организмов в зонально и провинциально обусловленных местах их обитания, систем и процессов, являющихся основой жизни на Земле. Ее решение усложняется вытеснением аборигенной биоты интродуцированными потенциально токсичными видами растений (Черников и др., 2000; 2004; Тотай и др. 2011).

Яркий пример экологических нарушений стабильности природных и антропогенно измененных ландшафтов - агрессивное распространение растений рода Heracleum - гигантского борщевика (далее борщевика). Оно особенно существенно в современных условиях Центрального и Северо-Западного регионов России, обременительно для сложившихся систем природопользования, опасно для людей (при их травмировании вследствие контактов с борщевиком) и всей живой природы (при нарушении устойчивости экосистем). К настоящему времени его ареал только в Московской, Ленинградской и Тверской областях - более 150 000 га. Здесь при отсутствии эффективного противодействия через 5 лет может быть засорено и обесценено до 40 % земель.

Накопленный опыт работы многих ученых (Nielsen, Ravn, Nentwig, Wade, 2005; Далькэ и Чадин, 2008; 2010; Рубчиц, 2011; Смолин, 2011) показал ограниченную эффективность применения предлагаемых ранее агротехнических и химических мер ограничения распространения борщевика. Это актуализирует задачи системного анализа проблемы и результатов профильного экологического мониторинга, совершенствования химических и разработка рациональных биологических мер противодействия засорению территорий РФ агрессивным ядовитым борщевиком.

Цель работы - изучение экобиологических особенностей растений борщевика (Heracleum sosnowskyi и Н. mantegazzianum), их болезней и фитофагов при экологическом мониторинге засоренных ими природных и антропогенно измененных представительных ландшафтов Центрального и Северо-Западного регионов России с разработкой экологизированных, эффективных мер их фитосанитарного оздоровления и системного решения этой многоплановой экологической проблемы.

В соответствии с поставленной целью, решались следующие задачи:

1. Анализ экоморфогенеза, выявление видовой принадлежности и других экобиологических особенностей, основных ареалов растений гигантского борщевика в условиях Центрального и Северо-Западного регионов России.

2. Экологическая оценка последствий неконтролируемого распространения Heracleum sosnowskyi и Н. mantegazzianum в представительных природных и антропогенно измененных ландшафтах.

3. Изучение эффективности основных рекомендуемых профилактических и агротехнических мер противодействия засорению борщевиком придорожных зон и сельскохозяйственных угодий.

4. Исследование регионально-типологических особенностей проявления наиболее распространенных болезней борщевика (мучнистой росы и др.) и его фитофагов (Л^гюИтах геНсиШш и др.) - с поиском эффективных способов их использования для биологического контроля распространения видов Негас1еит в различных видах ландшафтов Тверской и других областей РФ.

5. Сравнительный анализ эффективности применения различных гербицидов для уничтожения борщевика на несевооборотных и полевых территориях.

6. Мониторинг последействия, систематизация и верификация рекомендуемых мер контроля борщевика в условиях доминирующих видов экосистем Центрального и Северо-Западного регионов России.

Научная новизна работы. В результате проведенных исследований выявлены регионально-типологические особенности экоморфогенеза, видовой принадлежности, ареалов гигантского борщевика в Центральном и Северо-Западном регионах РФ с экологической оценкой последствий его распространения. Экспериментально показана «трансхория» - перемещение семян Негас1еит поу/эШ по дорогам. Определены проявления мучнистой росы борщевика и гибели пораженных ею растений в связи с различными метеоусловиями и уровнем накопления инфекции (Егуэгрке итЬеШ/егагит / ИегасШ), представлены схема ее распространения в условиях исследуемых регионов и первичные регламенты использования, как биологического средства для инокуляции борщевика. Описаны симптомы нескольких форм неинфекционного хлороза и других болезней, признаки существенных повреждений растений борщевика сетчатым слизнем (А^юНтах гейсиШиз), молью - Оергезйапа heraclia.no. и другими фитофагами. Проведено сравнение эффективности различных вариантов биоконтроля борщевика при совместном использовании его фитофагов и болезней.

Практическая значимость результатов исследований. На основе анализа регионально-типологических особенностей засоренных борщевиком природных и антропогенно измененных ландшафтов разработаны предложения по совершенствованию их экологического мониторинга, по испытанным и частично верифицированным экотехнологическим регламентам дифференцированного применения гербицидов для уничтожения борщевика на несевооборотных землях и в посевах сельскохозяйственных культур при их успешной апробации на площади более 1 ООО га. Рекомендованный, как элемент научного обеспечения целевых программ по ограничению распространения гигантского борщевика в Московской, Ленинградской, Тверской, Новгородской и Ярославской областях, - препарат Анкор позволил получить экономический эффект +498 руб./га по сравнению с базовым вариантом применения гербицидов. С учетом изученных

экобиологических особенностей сетчатого слизня и мучнистой росы борщевика испытаны способы его частичного биологического уничтожения.

Работа апробирована на одиннадцати научно-практических международных, всероссийских и региональных конференциях, состоявшихся в 2006-2012 гг., в том числе: «Научное наследие Н.И. Вавилова и современность» (декабрь 2012 г., г. Москва), «М.В. Ломоносов 2010» (март 2010 г., г. Москва),«Применение средств химизации в технологиях адаптивно-ландшафтного земледелия» (май 2009 и апрель 2010 гг., г. Москва).

По материалам диссертации опубликовано 16 печатных работ Кудрявцевой E.H. (персональных и в соавторстве), в том числе 12 - засчитываемых ВАК РФ. Дополнительно 4 работы находятся в стадии опубликования.

Организация и объем исследований, личный вклад автора. Работа проведена лично автором или при его непосредственном участии на протяжении 7 лет (2006 - 2012 гг.) - в рамках выполнения соответствующих научных программ и контрактов.

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, 6 теоретических и экспериментальных глав, выводов, практических предложений и списка цитируемой литературы, включающего 214 наименований, в том числе 59 на иностранных языках. Работа изложена на 206 страницах машинописного текста, проиллюстрирована 44 таблицами, 66 рисунками, 10 приложениями.

Выражаю глубокую благодарность научным руководителям - доктору биологических наук, профессору И. И. Васеневу и кандидату химических наук, доценту М. А. Феофановой за методические консультации при выполнении работы и оформлении диссертации. Признательна сотрудникам Тверского ГУ и ВНИИ льна, с которыми посчастливилось вместе выполнять научные исследования.

СОДЕРЖАНИЕ ДИССЕРТАЦИИ Глава I. ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ. ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ ЭКОЛОГИЧЕСКОГО МОНИТОРИНГА И ФИТОСАНИТАРНОГО ОЗДОРОВЛЕНИЯ ЗАСОРЕННЫХ БОРЩЕВИКОМ ЛАНДШАФТОВ

Анализ опубликованных в печати сведений по экологии и биологии борщевика, способам его уничтожения (Медведев и Сметанников, 1981; Саципе-рова, 1984; Pvsek, 1993; Nielsen, Ravn, Nentwig, Wade, 2005; Далькэ, 2010; Руб-чиц, 2011; Смолин, 2011; и др.) показал их противоречивость. С учетом известных результатов исследований по действию различных гербицидов на виды растений, по ландшафтному перераспределению химических веществ (Спиридонов и др., 1994; 2006; Лунев и др., 2001; 2006; 2007; и др.), по разработке биометода в защите растений (Кривошеина, 2009; 2011; и др.) - цель нашей диссертационной работы может быть достигнута. Для последовательного решения ее задач требовались новые эксперименты, связанные с экологическим

мониторингом, совершенствованием химических и разработкой биологических рациональных мер противодействия засорению территорий России опасными растениями рода Негас1еит.

Глава И. ОСНОВНЫЕ ОБЪЕКТЫ, УСЛОВИЯ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЙ Объекты исследований (табл. 1) - засоренные Негас1еит яозпоюзкуч и Я. mantegazzianwn природные и антропогенно измененные представительные ландшафты Центрального и Северо-Западного регионов (федеральных округов) России. В 2006 г. распространенность растений борщевика в них не превышала 5%.

Таблица 1 - Краткая характеристика основных объектов исследований

Федеральный округ РФ Область Район Локализация Экосистема

Центральный Московская Домодедовский Западнее села Растуново Природный ландшафт. Опушка леса

Тверская Торжокский Южнее поселка Славный Антропогенно измененный ландшафт. Обочина поля ОПХ ВНИИЛ

Ярославская Рыбинский Западнее центра г. Рыбинск Природный ландшафт. Берег реки Черемуха

СевероЗападный Ленинградская Волховский Южнее села Хвалово Природный ландшафт. Луг

Новгородская Валдайский Восточнее г. Валдай Антропогенно измененный ландшафт. Территория электростанции «Новгородэнерго»

Основная часть экспериментов выполнена в Торжокском районе Тверской области. Погодные условия этого региона в вегетационные периоды 2006 и 2008 гг. характеризовались избыточным увлажнением (ГТК по Селянинову более 2,0), а 2007 и 2010 гг. - были относительно засушливыми (ГТК менее 1,5).

В рамках проведенного профильного экологического мониторинга - по В.А. Черникову и др. (2000; 2004); A.B. Тотай и др.(2011) - площади распространения борщевика в регионах РФ определялись по «Методике учета засоренности» (Доспехов, Васильев, Туликов, 1987; 2004). Работая с болезнями борщевика, мы руководствовались «Методами фитопатологии» (Кирай и др., 1974; Шкаликов и др., 2002), определителями грибов (Ячевский, 1913; 1917; 1933; Пидопличко, 1977 и др.). Распространенность и развитие болезней растений рассчитывались по унифицированным формулам (Дементьева, 1977). Фитофаги изучались с использованием определителей видов наскомых и мол-

люсков (Тарбинский, Плавильщиков /ред./, 1948; Соболев, 1961; Мамаев и др., 1976; Захваткин, 2001). Опыты по разработке биологических и химических мер уничтожения борщевика проведены в соответствии с классическими методическими рекомендациями (Снедекор, 1961; Доспехов, 1979; Кирюшин, 2004; 2005 и др.). Учетная площадь каждой делянки - не менее 25 м в 4-х кратной повторности. Эффективность гербицидов рассчитана по снижению массы растений (Спиридонов, Шестаков, 2006). Определение последействия изучаемых гербицидов выполнено по методу биоиндикации (Пронина и др., 1990). Оценка их токсического действия на почвенные организмы - по Н.Б. Гершу и др. (1981), на дождевого червя - с учетом работ П.В. Терещенко (2000).

Результаты исследований обработаны статистически с использованием компьютерных программ STATGRAPHICS Plus Version 5.1, «БИОСТАТ» и «ЛАНДШАФТ».

Глава III. ИЗУЧЕНИЕ ЭКОБИОЛОГИЧЕСКИХ ОСОБЕННОСТЕЙ, АРЕАЛА ГИГАНТСКОГО БОРЩЕВИКА, ПОСЛЕДСТВИЙ ЕГО НЕКОНТРОЛИРУЕМОГО РАСПРОСТРАНЕНИЯ, АГРОТЕХНИЧЕСКИХ МЕР ПРОТИВОДЕЙСТВИЯ ЕМУ

По экоморфологическим признакам, большинство образцов проанализированных нами растений отнесены к виду - борщевик Сосновского (Heracleum sosnowskyi [L.] Manden) (рис.1). Однако в Ленинградской, Тверской и Московской областях при распространенности, соответственно: 4,5, 3,0 и 2,8 % встречались более высокие (чем 3 м) растения борщевика (до 7 м). Их корни углублялись до 7 м. Листья были более длинные, чем обычно (до 3 м) и заостренные

(рис.2). Это характерно для вида Heracleum mante gazzianum Somm. et Levier.

eispü «fi a Т ЩИР Ж ИР Ж ¿à'I Ш&гШаШ.

Рисунок 1 - Борщевик Сосновского (Heracleum sosnowskyi) Рисунок 2 - Растения с признаками Heracleum mantegazzianum

Выявленные площади распространения борщевика в Ленинградской, Московской и Тверской областях к 2011 г. суммарно составили более 150 000 га (табл. 2). Оки за 2006-2011 гг. увеличивались на 15-25 % ежегодно. Многие специалисты видят только уже засоренные борщевиком в сильной степени территории и не следят за начальными этапами его появления в новых очагах. Для

уточнения ареала борщевика необходимо проводить более масштабные и объективные обследования ландшафтов РФ на выявление их засоренности растениями видов Н. ¿оуиожф/г и Н. mantegazzianum.

Таблица 2 - Площади распространения борщевика Сосновского в обследованных областях М> (по данным Тверского ГУ и ВНИИЛ, 201 1 г., га)

Область РФ На землях сельскохозяйственного назначения В окрестностях населенных пунктов Возле дорог и в промышленных зонах Площадь распространения, всего

Ленинградская 29311,2 5480,0 15433,5 50234,7

Московская 31724,1 10653,5 17244,7 59622,3

Тверская 27759,2 4860,3 12455,2 45074,7

При изучении экобиологических особенностей борщевика Сосновского особое внимание мы обратили на прорастание его семян и корневых почек ранней весной до появления другой растительности и возможность быстрого распространения семян этого опасного растения с помощью ветра, потоков воды, передвижения животных, человека, транспортных средств.

Отслежены и экспериментально подтверждены факты прикрепления семян борщевика к колесам автомобилей и их своеобразного рассева на обочинах дорог, определены расстояния транспортировки семян (для опыта окрашенных в ярко красный цвет) за 10 суток: до 1 км - порядка 17 %, до 2 км - 5 %, до 5 км -3 % и, вероятно, более 5 км - 4 % от попавшего на дороги их количества.

Засорение борщевиком природных и антропогенно измененных ландшафтов Центрального и Северо-Западного регионов РФ существенно снижало разнообразие видов и общую густоту стеблестоя растений (табл. 3).

Таблица 3 - Численность видов растений и их общая густота в представительных ландшафтах до и после их засорения борщевиком Сосновского

Область РФ, тип ландшафта Численность видов растений (всего, шт.) Общая густот (средняя а стеблестоя шт./м2)

До засорения (2006 г.) После (2010 г.) До засорения (2006 г.) После (2010 г.)

Московская, природный ландшафт опушки леса 114 25 548 81

Тверская, arpo ландшафт обочины поля 47 11 264 39

Ленинградская, природный ландшафт луга 88 19 412 70

Новгородская, промтерритория электростанции 44 9 233 21

Ярославская, природный ландшафт берега реки 103 24 216 18

Реально конкурировали с Н. sosnowskyi в совместных фитоценозах, по нашим наблюдениям, только лопушник большой {Arctium lappa L. /=Lappa major Gaertn./) и крапива двудомная (Urtica dioica L.). В связи с таким изменением видового состава растений менялась и распространенность обитавших в данных биоценозах фитофагов. Например, в агроландшафте обочины поля в окрестностях поселка Славный Торжокского района Тверской области в самом начале засорения поля борщевиком (в 2006 г.) практически не встречались голые слизни и улитки, а в 2010 г. после значительного распространения здесь Н. sosnowskyi их плотность достигала 6 экз./м2.

Агротехнические, в частности, механические меры противодействия распространению борщевика предполагают выкапывание и уничтожение корней, срезание или скашивание растений, удаление соцветий. Они, за исключением уничтожения корней, не приводят к немедленной гибели растений. Корни можно уничтожить лопатой с заточенным лезвием, однако это требует больших затрат труда даже когда имеют дело с единичными растениями. Скашивание борщевика, например, косилкой, реально провести на больших территориях, но оно только временно решает проблему. Практика многократного в течение 2005 - 2009 гг. скашивания борщевика Сосновского на территории Домодедовского окружного отдела охраны окружающей среды в Московской области не привела к уменьшению территории его распространения. Обработка почвы помогает контролировать степень засорённости гигантским борщевиком сельскохозяйственных земель. Глубокая вспашка (более 25см) существенно (до 60 %) обедняет банк семян, находящихся в верхнем слое почвы. Исследования показали, что использование мест, засорённых борщевиком, под пастбище может ослабить интенсивность его роста. Животные уничтожают наземные части растений и, препятствуя-фотосинтезу, обедняют их. Эффективным может быть выпас овец, коз и лошадей весной и в начале лета. Позднее они могут получать серьезные травмы и распространять семена Н. sosnowskyi (Кудрявцева, 2009).

Глава IV. РЕГИОНАЛЬНЫЕ ОСОБЕННОСТИ ПРОЯВЛЕНИЯ БОЛЕЗНЕЙ И

ФИТОФАГОВ БОРЩЕВИКА, ВОЗМОЖНОСТИ ИХ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ ДЛЯ БИОМЕТОДА КОНТРОЛЯ РАСТЕНИЙ

В Тверской и других областях РФ мы отмечали, что растения борщевика поражались опасной для них болезнью - мучнистой росой. Пораженные листья темнели, иногда деформировались, скручивались, опадали. На них наблюдались (под микроскопом) шаровидные черного цвета тела диаметром 90-110 мкм (рис. 3) - клейстотеции, характерные для гриба рода Erysiphe Link.

Морфологические параметры мицелия, клейстотециев. сумок и аскоспор гриба, обнаруженного на растениях борщевика, позволяют идентифицировать вид этого патогена, как Erysiphe umbelliferarum De Вагу - эризифе зонтичных.

Рисунок 3 - Клейстотеции и мицелий гриба рода Erysiphe на листе борщевика (увеличено в 30 раз).

Распространенность мучнистой росы борщевика на участках, прилегающих к шоссе Москва - Санкт-Петербург, в условиях избыточного увлажнения сезонов 2006 и 2008 гг. (ГТК более 2,0) в конце июля составила, соответственно 17,5 и 29,0 %. При недостатке осадков 2007 г. (ГТК = 1,25) показатель распространенности достоверно ниже - 15,5 % (/НСР05 =1,1/ табл. 4). Однако развитие болезни в засушливый сезон оказалось выше, чем во влажные годы (10,4 в 2007 г. в сравнении с 7,6 в 2006 г. и 9,8 в 2008 г. /при НСР05 =0,5/). Наиболее высокая гибель пораженных растений тоже зафиксирована в 2007 г. (5,3 % по сравнению с 0,9 % в 2006 г. и 1,2 % в 2008 г.).

Таблица 4 - Проявление мучнистой росы борщевика в связи с метеоусловиями различных сезонов и накоплением инфекции болезни на стационарном участке _(окрестность г. Торжок, шоссе Москва - Санкт-Петербург)__

Наименование показателя Значение показателя

Год исследований 2006 2007 2008

ГТК по Селянинову 2,22 1,25 2,05

Распространенность, % (НСРо5=1Д) 17,5 15,5 29,0

Развитие болезни, % (НСРо5=0,5) 7,6 10,4 9,8

Гибель растений, % (НСР05ЮД) 0,9 5,3 1,2

Ббльшие показатели распространенности и развития болезни в 2008 г., по сравнению с 2006 г., при гидротермических условиях одного порядка (ГТК периодов вегетации каждого из этих двух лет - более 2,0), по нашему мнению, связаны с накоплением на стационарном участке зараженных Е. umbelliferarum растительных остатков борщевика. Этот вид гриба, филогенетически специализирован на одном ботаническом семействе. В результате серии экспериментов мы получили информацию о поражении ^чнистой росой борщевика (при искусственной инокуляции ею с заведомо очень большой инфекционной нагрузкой) овощных и сегетальных видов растений семейства сельдерейные (Apiaceae). Но, вероятно, патоген, специализируясь на борщевике, представлен в природе физиологической формой Erysiphe umbelliferarum f. heraclei подобно тому, как к моркови приурочена Е. umbelliferarum f dauci Jaez.

Разработана схема распространения и сохранения Е. итЬеШ/егагит /.' кегасЫ в природе. Согласно ей, паразитируя на растениях борщевика, гриб готовится к зимовке, формируя клейстотеции. Сохранившись вместе с растительными остатками, весной из клейстотециев выходят сумки с аскоспорами, которые, созревая и прорастая при температуре воздуха выше +10° С, могут заражать борщевик (а иногда и другие виды семейства сельдерейные). Летом при температуре порядка +20° С могут прорастать конидии (цилиндрической формы /с приплюснутыми концами/, размерами 30 х 15 мкм), способные интенсивно заражать мучнистой росой новые растения борщевика.

В исследованиях по использованию Е. итЬеШ/егагит, как биологического средства ограничения роста борщевика, симптомы мучнистой росы (рис. 4) были получены с помощью раскладки инфекционного материала (клейстотециев и мицелия патогена вместе с остатками пораженных болезнью растений борщевика /собранных в сезон предыдущего года/') на молодые, начавшие отрастать листья борщевика - из расчета распределения дифференцированно по вариантам (соблюдая пространственную изоляцию): 15; 30 и 45 г сухих листьев с симптомами мучнистой росы /м2, замоченных за сутки до внесения пропорционально: в 150; 300 и 450 мл/м2 воды.

Рисунок 4 - Проявление мучнистой росы Н. sosnowstyi через 30 суток после его инокуляции Е. umbelliferarum f. heractei

Развитие мучнистой росы на растениях борщевика перед их цветением по делянкам опытов в 2009 и 2010 гг. зависело от нормы применения инокулюма Е. umbelliferarum. В вариантах с внесением 30 и 45 г инфекционного материа-ла/м2 ежегодно развитие болезни превышало 50%. При более жаркой и сухой погоде 2010 г. (по сравнению с 2009 г, ) - показатели развития болезни на инокулированных растениях были выше (до 61,2 %). В связи с инокуляцией и снижение массы растений борщевика в конце периода их вегетации было более высоким в 2010, чем в предыдущем году (до 38,2 % - при 30 г/м2).

Обнаружены симптомы и других болезней Н. sosnowskyi. Точечные некротические пятна на верхней стороне его листьев определены как цилиндро-спорсз (возб. Cylindrosporium heraclei [Lib.] Hoeh,). Буреющие пятна на листьях, в центре которых появлялись пикниды, - как аскохитоз (возб. Ascochita. grovei Pissar.). Розовый хлопьевидный налет на стеблях - как розовая плесень

(возб. Trichothecium roseum. Lk.). Эти грибные болезни в наблюдаемых нами условиях проявились при показателях их распространенности менее 1 %.

При обнаружении аномальной окраски листьев борщевика - когда изменение цвета отмечено главным образом на участках между жилками и с краев листа, мы диагностировали агрохимический дисбаланс /«расстройство минерального питания»/ растения. Хлороз /пожелтение а затем иногда и некроз тканей/ листьев связан с азотом, кальцием и цинком. Красно-фиолетовая окраска некоторых участков нижних листьев может свидетельствовать о дефиците, дисбалансе фосфорного, калиевого и магниевого питания растений борщевика.

В 2006 - 2011 гг. на территориях Тверской, Ленинградской и Московской областей были частыми повреждения растений борщевика несколькими видами брюхоногих моллюсков (Gastropoda), в частности, - полевым /пашенным/ слизнем (Agriolimax agrestis L.) и особенно сильные - сетчатым слизнем (Agrio-Umax reticulatus МОИ). Его особи (длиной до 70 мм, серой окраски, с мелкими пятнами на щитке и спине) выедали отверстия на листьях (рис. 5). Их крупные жилки эти моллюски оставляли и образовывали пятна, полосы выделяемой ими при передвижении застывающей слизи (сначала молочно-белого цвета, позднее приобретающей перламутровый блеск). Иногда (чаще в темное время суток) голые слизни выгрызали полости на корнях борщевика. Значительные повреждения Н. sosnowskyi сетчатым слизнем на территории Тверской области отмечены после дождей при высокой влажности растений и диапазоне температур воздуха от +5 до +15° С. A. reticulatus в очагах борщевика развивался в двух поколениях: одно - в начале, а второе - в конце вегетационного сезона, зимовал в фазе яйца. Один слизень делал до 10 кладок по 10-50 штук яиц в каждой (иод комки почвы, около растений). Отродившаяся весной молодь обычно сначала питалась гниющими листьями.

Рисунок 5 - Повреждения листьев борщевика сетчатым слизнем (A reticulatus)

С учетом отмеченных экобиологических особенностей А. гейси1аЫ$, осенью 2008 г. в местах его обитания огородного кооператива «Сельцо» (Тверская область), были установлены ловушки (пластмассовые подносы с рыхлым торфом, увлажненным до полной влагоемкости, и листьями растений). Когда наступило осеннее похолодание (в конце октября) ловушки с яйцекладками слизня были перенесены на хранение в помещение, где поддерживалась температура около 0° С, - для предотвращения имеющей место в природе массовой гибели яиц зимой. С начала марта температур повышалась до +10-15° С - с целью провокации отрождения молоди из яиц слизня.

С конца апреля 2009 г. мы в 3 срока выносили ловушки с повзрослевшей молодью слизня в очаги роста молодого Н. где в это время были

близкими к оптимальным для А. геИсиШия температурные условия (в диапазоне от +5 до +15"С, причем, сетчатый слизень питался борщевиком в более прохладных условиях окружающей среды, чем, например, окаймленный -АИоп с1гсит$сг1рЫа 1оЬпз1.) и относительно высокая влажность субстрата. Слизни заметно повреждали растения борщевика и снижали их массу. Наибольшая в опыте эффективность (83,3% поврежденности и 52 % снижения массы растений) отмечена в связи с первым сроком выноса слизней в очаги роста борщевика. Вероятно, молодые растения более чувствительны к повреждениям, чем подросшие, а температура воздуха и влажность субстрата при первом сроке больше соответствовали экобиологическим потребностям А. гейсикпт, чем через 10 и 20 суток (при следующих сроках выноса слизней).

На перспективу - вылавливание слизня, а еще более конструктивно - сбор субстрата или установка специальных ловушек для его яйцекладок в местах, где объект является вредителем сельскохозяйственных культур, их переносы: осенью - на хранение в слабо обогреваевое помещение, а весной - после температурной провокации отрождения молоди и ее первоначального подкармливания гниющими растительными остатками - в очаги роста Н. зохпомгзЬп - могут позволить организовать серьезное биологическое ограничение распространения борщевика в России. Однако при этом следует принимать меры по предотвращению повреждения культурных растений используемым слизнем.

Нередко растения борщевика повреждались насекомыми. Гусеницы зонтичной /сельдерейной, точнее - «купырейной»/ моли (Ерегтета скаегоркуИеПа Оосге.у, минируя листья (выедая паренхим}', оставляя верхний и нижний эпидермис), особенно заметно в 2008 г. наносили серьезный вред Н. возпо\м$ку1. Закончив питание, гусеницы этого чешуекрылого насекомого окукливались внутри листьев борщевика, под его эпидермисом.

В теплые летние периоды 2010 и 2011 годов на растениях борщевика часто обнаруживалось имаго клопа итальянского /полосатого/ ('ОгарИойота

и

italicum МОИ. i'G. lineatum L./), высасывавшего сок из листьев борщевика, вызывая их очаговое пожелтение и засыхание, иногда питавшегося на цветках.

Зонтичная моль и клоп итальянский могут быть полезными в очагах борщевика, где другие фитосанитарные меры окажутся затруднительными. Но эти насекомые повреждают многие виды растений семейства сельдерейные, в том числе культурные. Более специализированным фитофагом Я sosnowskyi является моль борщевика - Depressaria heracliana De Geer. Ее подвижные гусеницы длиной около 1 см питались завязями семян борщевика обычно сначала на центральных «зонтиках», потом - на боковых по мере их развития. D. heracliana может быть более перспективной для использования в биоконтроле борщевика, т.к. ее переход на цветки культурных растений семейства сельдерейные маловероятен. Морковь, петрушка, сельдерей обычно не доводятся до фазы цветения (выращиваются в основном на корнеплоды и зелень).

Специализированное название имеет и встречавшаяся на растениях Я. sosnowskyi - муха - буравница борщевичная - Philophylla heraclei L. Ее личинки (безногие, длиной до 8 мм) находились в широких бурых минах на листьях борщевика. Однако это насекомое может повреждать листья овощных растений семейства сельдерейные, что явится дополнительным риском при его использовании для ограничения распространения борщевика.

Вышеназванные моллюски и насекомые кроме непосредственного повреждения растений Я sosnowskyi, перемещаясь в пространстве, распространяют инфекцию его болезней. Кроме того, питаясь тканями растения, проникая внутрь него, они как бы «открывают ворота» этой инфекции. Надо полагать, на большие расстояния инфекция может переноситься в большей степени с помощью летающих насекомых: клопа итальянского /полосатого/ и мухи - бу-равницы борщевичной. Однако наиболее заметно повреждали растения борщевика и, вероятно, больше шансов для переноса инфекции его болезней «на коротких дистанциях» в наших условиях имели брюхоногие моллюски (Gastropoda), особенно слизни, улитки (Agriolimax reticulars и другие виды).

Для оценки биоценотических отношений между Я sosnowskyi и его фи-топатогенами, фитофагами использован путевой регрессионный анализ Райта (Wright, 1921; 1934; Зубков, 1995). Составлено уравнение влияния болезней и фитофагов на формирование растительной массы борщевика:

Умб % = юо - 0,72 Хпбс - 0,11 ХдФБ - 0,40 ХМРБ- 0,12 ХДЕБ, где: Уме •/. - масса борщевика, % от потенциально возможной;

Хпбс - степень повреждения слизнями борщевика в конце первого месяца вегетации, % ; Хдфб - степень повреждения другими фитофагами борщевика в фазе бутонизации. %; Хмрб - степень развития мучнистой росы борщевика в фазе бутонизации, %; Хдбб - степень развития других болезней борщевика в фазе бутонизации, %.

В соответствии с этим уравнением, совместная эффективность снижения массы растений борщевика в связи с проявлением его фитофагов и болезней, например, при 50 %-ной степени повреждения его слизнями, 5 %-ной степени повреждения другими фитофагами, 50 %-ной степени развития мучнистой росы и 5 %-ной степени развития других болезней - должна составить 57,15 %.

Для изучения практических возможностей использования сочетания фитофагов и фитопатогенов мы провели непосредственное сравнение эффективности снижения массы растений при проявлении совместно с повреждениями слизнями Н. - его болезни - мучнистой росы. Дополнительно к ра-

нее представленным вариантам со слизнями мы добавили варианты с внесением инфекции мучнистой росы (Е. итЬеШ/егагит) а также варианты с сочетаниями этого внесения и выноса слизней. Слизни и мучнистая роса значительно снижали массу растений борщевика. Наибольшая в опыте эффективность (80,7% поврежденности слизнями, 64,4% развития мучнистой росы и 77,9 % снижения массы растений) отмечена в связи с первым сроком внесения инфекции и выноса слизней в очаги роста борщевика. Очевидно, молодые растения более чувствительны к заражению и повреждению, чем подросшие. Условия температуры и влажности субстрата при первом сроке тоже, видимо, больше соответствовали биологическим потребностям возбудителя мучнистой росы и слизней, чем при следующих сроках внесения инфекции и выноса слизней.

Таким образом, сочетание использования слизней и мучнистой росы борщевика, как биологических агентов ограничения его распространения, - в некоторых случаях может быть альтернативой химическому методу. Однако оно обострит вопрос предотвращения в принципе возможных повреждений и заражений культурных растений используемыми фитофагами и инфекцией болезни борщевика. Следует отметить, что на территории зарослей гигантского борщевика, ставших в некоторых регионах уже привычным элементом ландшафта, год от года естественным образом накапливается инфекция распространяющихся болезней и приспосабливающиеся формы фитофагов этих растений.

Биологический контроль растений борщевика может ограничить масштаб использования гербицидов и тем самым сократить связанные с ними экологические опасности, но, вероятно, пока не заменит полностью их применение.

Глава V. ЭФФЕКТИВНОСТЬ ОГРАНИЧЕНИЯ РАСПРОСТРАНЕНИЯ БОРЩЕВИКА С ПОМОЩЬЮ РАЗЛИЧНЫХ ГЕРБИЦИДОВ

Для поиска эффективных химических мер уничтожения борщевика в 2006-2009 гг. на несевооборотных землях испытывались сульфонилмочевин-ные препараты Ленок и Анкор-85. В качестве эталона был взят глифосатсодер-жащий препарат Раундап.

Через 45 суток после применения препаратов Анкор-85, Ленок; смесей Анкор-85+Раундап и Ленок+Раундап существенно снизилась масса борщевика (на 95,6 - 97,6 %). Раундап был эффективен на 92,6 - 94,7 %.

В конце периода вегетации наибольшая эффективность в среднем за 2006-2008 гг. (95,8-97,7 %) отмечена в связи с применением тех же препаратов и смесей. Стандарт - Раундап обеспечивал уже меньшую эффективность (81,6 - 86,9 %) в связи с отрастанием новых побегов борщевика (табл. 5).

Таблица 5 - Действие гербицидов и их баковых смесей на снижение общей массы растений борщевика Сосновского в конце периодов вегетации

Масса Снижение массы

Вариант Норма борщевика, растений,

(наименование применения г/и2 % от контроля

гербицида) препарата Опыт 1 Опыт 2 ОпытЗ Опыт 1 Опыт 2 Опыт 3

-высота -высота -высота -высота -высота -высота

до 15см до 50см до 1м до 15см до 50см до 1м

1.Контроль (без 8611 8435 9140 0,0 0,0 0,0

гербицидов)

2.Эталон - 6 л/га 1584 1240 1195 81,6 84,4 86,9

Раундап

З.Анкор-85 50 г/га ■ 1205 1179 1223 86,0 86,0 86,6

4.Анкор-85 100 г/га 577 593 612 93,3 93,0 93,3

5.Анкор-85 200 г/га 198 234 270 97,7 97,2 97,0

бЛенок Юг/га 975 1015 1191 88,7 88,0 87,0

7.Лонок 20 г/га 593 640 669 93.1 92,4 92,7

8.Ленок 40 г/га 204 • 246 284 97,6 97,1 96,9

9.Ленок Юг/га 321 312 305 96,3 96,3 96,7

+ Раундап + 3 л/га

10. Анкор-85 50 г/га 330 351 291 96,2 95,8 96,8

•i- Раундап + 3л/га

НСР„5 39 36 43 0.5 0,4 0,5

Варианты опыта в соответствии с таблицей $. (по каждому: слева - 2006 г., в центре - 2007 г., справа - 2008 г.) Рисунок 6 - Снижение массы растений борщевика в конце периодов вегетации 2006,2007 и 2008 гг. (в связи с применением гербицидов)

По данным учетов в конце каждого из периодов вегетации 2006 - 2008 гг., эффективность гербицидов в различные годы исследований варьировала. Во влажные сезоны (2006 и 2008) отмечено проявление большего, чем в относительно засушливом 2007 году, преимущества сульфонилмочевинных препаратов (Ленок и Анкор) перед Раундапом (рис. 6).

В целом результаты экспериментов 2006-2009 гг. свидетельствуют о том, что гербициды Анкор-85 (100 - 200 г/га) и Ленок (20-40 г/га) в чистом виде показали высокую биологическую эффективность сдерживания отрастания борщевика Сосновского (до 98 % снижения массы растений). Эффективность применения композиций Ленка (10 г/га) и Анкора-85 (50 г/га) с Раундапом (3 л/га) составила 96-97 %. В варианте с одним Раундапом (6,0 л/га) в конце вегетационного сезона по 1-му сроку применения в среднем за 2006-2008 гг. снижение массы растений, по сравнению с контролем, достигало только 81,6 %.

На следующий год - после применения Ленка в норме расхода 40 г/га и Анкора-85 (200 г/га) - их последействие на снижение массы растений борщевика было достаточно высоким и составило 81-85 %. Применение Ленка (40 г/га) и Анкора-85 (200 г/га) практически на 2 года обеспечивает эффективное подавление борщевика. Смеси Ленка (10 г/га) и Анкора-85 (50 г/га) с Раундапом (3 л/га) на 2-й год после применения были эффективны на 68,7 - 76,4 % (снижения массы растений), но преимущество этих смесей заключается в ускоренном проявлении гербицидного действия и высокой эффективности против борщевика в 1-й год использования препаратов. Один Раундап (6,0 л/га) на 2-й год после применения был значительно менее эффективен (31,3 - 43,1 %).

Для надежного и длительного уничтожения, сдерживания роста нежелательных растений борщевика Сосновского на сельскохозяйственных угодьях, на наш взгляд, тоже перспективно использование сульфонилмочевинных препаратов при их внесении в ранние - уязвимые фазы вегетации борщевика, когда гербицидная эффективность может быть наиболее высока.

В 2009 и 2010 гг. на полях отделения «Опытное поле» ОПХ ВНИИЛ (Торжокский район Тверской области), граничащих с зарастающими борщевиком залежами, в посевах овса и льна обнаруживались всходы Негас1еит 505пгт^ку1-Кроме представленного ранее препарата Ленок, мы испытывали по действию против борщевика в посевах овса и льна из этой группы гербицидов - содержащий хлорсульфурон - препарат Кортес, СП (750 г/кг).

В плане экологизации, уменьшения возможного последействия на посеянные после обработки однокомпонентными сульфонилмочевинными гербицидами чувствительные к ним культурные растения (в частности, лен) - представлял интерес комбинированный препарат, при использовании которог о пер-систентный компонент вносился в меньших количествах - Фенизан, ВР, содер-

жащий дикамбу (360 г/л) и хлорсульфурон (22,2 г/л). Кроме того, по действию на всходы семян борщевика в посевах зерновых культур и льна, проведено испытание содержащего только дикамбу препарата Девиз, ВР (480 г/л).

В испытаниях вышеназванных препаратов на культуре овса (сорт «Санг») снижение массы всходов Н. зояпомзкуч через 30 суток после применения Ленка (8 г/га) составило в 2009 г. - 97,3 %, в 2010 г. - 97,5%. Уровни эффективности Кортеса (8 г/га) - 96,5 - 96,7%; Девиза (0,3 л/га) - 95,6 - 95,7% (т.е. ниже); наиболее действенного в опыте Фенизана (0,2 л/га) - 97,5 - 97,7%. Превышения показателей Фенизана и Ленка в сравнении с Девизом — статистически достоверны. Различия эффективности Кортеса, Ленка и Фенизана между собой -меньше НСР05. Применение Кортеса, Ленка, Девиза и Фенизана статистически достоверно положительно повлияло на урожайность зерна.

В посевах льна-долгунца (сорт «Ленок») тоже выявлено эффективное действие этих препаратов на всходы борщевика и на другие распространенные в опытном посеве - двудольные нежелательные растения: ярутку полевую (ТМа$р1 ап>ете Ь.), пастушью сумку обыкновенную (СаряеПа Ьигш-разЮпз [Ь.] МесПк;) и другие. Снижение массы всходов борщевика Сосновского после применения Ленка составило в 2009 г. - 97,3 %, в 2010 г. - 97,4 %. Уровни эффективности Кортеса - 96,7% (оба года); Девиза — 95,1 — 95,5% (явно ниже); Фенизана - 97,5 - 97,7% (более чем на 2% выше). Применение изучаемых гербицидов обеспечило более высокую густоту стеблестоя растений льна перед уборкой урожая, по сравнению с необработанным гербицидами посевом. Опрыскивание данной культуры препаратами Кортес и Ленок (на основе хлор-сульфурона) позволило превысить этот показатель на 282 - 318 растений/м2. Внесение Девиза и Фенизана (содержащих дикамбу) - только на 109 - 226 растений/м2. Вероятно, дикамба в некоторых случаях неблагоприятно действовала на растения льна. Все изучаемые варианты обработки посевов (вышеназванными гербицидами) способствовали получению урожайности соломы и семян льна, превышающей уровень контроля на величины, большие НСР05. Наибольшее высокие показатели обеспечил препарат Ленок.

Глава VI. МОНИТОРИНГ ПОСЛЕДЕЙСТВИЯ, СИСТЕМАТИЗАЦИЯ II ПРАКТИЧЕСКАЯ ПРОВЕРКА МЕР КОНТРОЛЯ БОРЩЕВИКА В ЦЕНТРАЛЬНОМ И СЕВЕРО-ЗАПАДНОМ РЕГИОНАХ РОССИИ

Для экологической оценки результатов применения гербицидов проведено определение массы чувствительных к ним растений подсолнечника. Ее соотношение с контролем свидетельствуют об отсутствии отрицательного последействия через год после применения на несевооборотных землях препаратов: Раундап (6 л/га), Ленок (10 г/га) и смеси Ленка (10 г/га) с Раундапом (3 л/га). Несущественное последействие препарата Ленок отмечено в норме его применения 20 г/га (1,3 % при НСРо5=2,7 %). В варианте с расходом Ленка - 40 г/га

- отмечено 37% снижения массы растений. Применение препарата Анкор (200 г/га) в последействии через год обеспечило 92% снижения массы индикаторных растений.

Гербицидное последействие испытанных в регламентированных нормах применения для уничтожения борщевика в посевах овса и льна препаратов Ленок, Кортес, Девиз и Фенизан - отсутствовало (табл. б).

Таблица 6 - Отсутствие последействия гербицидов через год после их применения для обработки посевов овса - на снижение массы растений подсолнечника (Тверская область, опрыскивание в полевом опыте 2009 г., учет массы рас_тений в вегетационном опыте 2010 г.)

Варианты (наименования гербицидов) Нормы применения (по препаратам) Масса растений подсолнечника (г/сосуд) Снижение массы растений (% от контроля)

1. Контроль 0 40,3 -

2. Кортес 8 г/га 42,0 0,0

3. Ленок 8 г/га 40,5 0,0

4. Девиз 0,3 л/га 41,2 0,0

5. Фенизан 0,2 л/га 42,6 0,0

НСР05 - 3,4 8,4

Обработка посевов овса и льна изучаемыми гербицидами: Ленок, Кортес, Девиз и Фенизан - не изменила существенно содержание в почве микроорганизмов различных биологических групп (табл. 7).

Таблица 7 - Отсутствие последействия - на содержание микроорганизмов в почве - применения в посевах льна гербицидов для уничтожения борщевика и других засоряющих растений (2009 г.)

Варианты опытов (наименования гербицидов) Нормы применения (по препаратам) Численность колоний на 1 г почвы (шт.1)

Бактерий Грибов Актиномицетов

1. Контроль (без гербицидов) 0 2814 418 1022

2. Кортес, СП (750 г/кг) 8 г/га 2836' 423 1017

3. Ленок, ВРГ (790 г/кг) 8 г/га 2910 434 1036

4. Девиз, ВР (480 г/л) 0,3 л/га 2809 420 1014

5. Фенизан, ВР (360 + 22,2 г/л) 0,2 л/га 2821 427 1031

НСР05 - 30 17 24

Учеты численности и массы дождевых червей (ЬитЬпсш (еггез^ Ь.) на делянках наших экспериментов показали, что обработки посевов овса и льна препаратами Ленок, Кортес, Девиз, Фенизан - не снизили и эти показатели (рис. 7).

Варианты опыта в соответствии с таблицей 7. (по каждому: слева - численность /НСР05 = 21 %/, справа - масса /НСР05 = 24%/)

Рис. 7 - Соотношение с уровнем контроля (варианта №1, без обработки) показателей численности и массы обитающего в почве дождевого червя в связи с применением гербицидов для уничтожения в посевах льна всходов борщевика и других засоряющих растений (2010 г.)

Рекомендуемые гербициды более эффективны против растений борщевика первого года жизни - проростков из семян, чем против многолетней поросли из корневых почек. Фенизан (200 мл/га), Ленок и Кортес (по 8 г/га) могут применяться на территории распространения семян. В посевах овса колхоза «Победа» Торжокского района Тверской области на площади 150 га всходы борщевика с эффективностью 98 % (по данным учета 2010 г.) уничтожило применение препарата Фенизан.

Гербицид Анкор (и его смеси с другими препаратами) по многолетнему опыту работы в различных областях РФ мы рекомендуем применять прежде всего на обочинах дорог (рис. 8). Для этого в Подольском, Можайском, Домодедовском и Дмитровском районах Московской области в 2010-2011 гг. широко апробировано использование ранцевых и перевозимых моторных и с ручным приводом опрыскивателей («Штиль», «Олео-Мак», ОЗГ, «Рози», «Рапид» и др.). Технологично применять вентиляторные опрыскиватели бокового дутья (ОВГ-2006Б, ОВБ-2005 и др.), в чем мы убедились при их практической эксплуатации для уничтожения борщевика на полосах отвода шоссе протяженностью 24 км в Волосовском районе Ленинградской области.

Рисунок 8 - Эффективное уничтожение борщевика с помощью гербицида Анхсор на обочине шоссе

Для уменьшения количества пестицидов, применяемых в регионах Российской Федерации, следует планировать нехимические методы ограничения распространения гигантского борщевика. Для реализации разработанных нами биологических мер не требуется значительных материальных затрат. Сочетание нескольких методов может оказаться эффективнее, чем использование какого-то одного. Например, после опрыскивания гербицидами небольшое количество сохранившихся растений можно уничтожить биологическим или агротехническим методом. Удачный опыт применения против борщевика Сосновского сначала в мае 2007 г. - гербицидов (композиции Ленок /20 г/га/ + Раундап /3 л/га/), а затем в августе (после гибели большинства растений борщевика) - глубокой вспашки почвы с ее последующей предпосевной обработкой и посевом озимой ржи — был применен на площади 11 га выводного поля ООО «Красная Горка» Торжокского района Тверской области. Снижение массы растений борщевика через 45 суток после применения смеси гербицидов составляло тогда 96,8%. В последующем посеве ржи были отмечены немногочисленные (до 10 шт./м2) всходы борщевика. Их практически полностью удалось уничтожить обработкой посева гербицидом Ленок (8 г/га).

На поле отделения «Новая Деревня» ЗАО «Рассвет» Можайского района Московской области для уничтожения борщевика весной 2010 г. сначала тоже были применены гербициды (Ленок /20 г/га/ + Раундап /3 л/га/), а затем осенью (после эффективной /на 96,5%/ гибели растений борщевика) - была проведена обработка почвы тяжелой дисковой бороной с вырезными дисками и глубокая вспашка. Весной 2011 г. на этом поле (27 га) был посян овес. Его засоренность всходами борщевика составила в среднем 5 шт./м2. Эту нежелательную растительность, как и другие двудольные сорняки, удалось эффективно /на 99,0%/ уничтожить обработкой посева гербицидом Феиизан (0,2 л/га).

Засоренные борщевиком пары, поля, предназначенные под посевы, посадки культур, чувствительных к возможным остаткам сульфонилмочевинных гербицидов, в вышеназванном хозяйстве обрабатывали летом копозицией Бан-вел (2 л/га) + Раундап (3 л/га). Позднее против появлявшихся на этих полях

растений борщевика, например, в посадках картофеля применяли междурядную обработку и в отдельных случаях - рекомендованный на этой культуре гербицид - Зенкор (1 кг/га) - при опрыскивании почвы до всходов картофеля.

На сенокосных утодьях ЗАО «Рассвет» Можайского района для ограничения распространения борщевика по нашим рекомендациям в мае 2010 г. применяли опрыскивание его очагов гербицидом Банвел (3 л/га). H. sosnowskyi среди других видов растений был в это время хорошо заметен для избирательного опрыскивания ранцевым опрыскивателем. Через 30 суток после обработки 95,5% наблюдаемых экземпляров растений борщевика погибли. Присутствовавшие рядом с ними злаковые травы не пострадали.

В личных подсобных хозяйствах для ограничения роста борщевика использовали черную полиэтиленовую пленку. Уложенная в 2010 г. на засоренный участок И.И. Чубурова (деревня Лубенки Можайского района) - она эффективно подавляла рост борщевика и в 2011 г.

На участке C.B. Крылова в поселке Дудки мы сочетали применение черной полиэтиленовой пленки (ею была укрыта площадь ровно 100 м2) с биологическим методом - сбором возле овощных грядок слизней и переносом их под затеняющую пленку. Таким образом в комфортные для брюхоного моллюска условия в мае 2010 г. были помещены 500 экземпляров половозрелых слизней, т.е. их плотность изначально составляла 5 шт./м2. К июню 2011 г. на укрытой пленкой площади плотность ее заселения слизнями достигла 77 шт./м2, а растения борщевика на ней за это время не только прекратили расти, но и практически были уничтожены.

Для успешного ограничения распространения гигантского борщевика необходимо сочетание организационно-профилактических, агротехнических, биологических и химических мероприятий. При уничтожении очагов этого опасного растения целесообразно сначала обратить наибольшее внимание на участки, прилегающие к дорогам, обочинам полей, чтобы ограничить распространение семян борщевика. На таких участках успешные результаты показал наиболее широко использованный гербицид Анкор. Он в норме применения 100 г/га обеспечил получение экономического эффекта + 498 руб./га в сравнении со стандартным применением 4 л/га препарата Раундап, что в 2010 г. подтверждено актом внедрения.

В 2011 г. Анкор и. другие рекомендованные нами гербициды эффективно применены во многих районах Московской области на площади более 1000 га, а в Тверской и Ленинградской областях выигран конкурс по научному обеспечению целевых программ по ограничению распространения гигантского борщевика в регионах России. В 2012 г. дополнительно мы задействовали Ярославскую область.

выводы

1. По экоморфологическим признакам большинство распространенных в Центральном и Северо-Западном регионах РФ гигантских растений рода борщевик {Heracleum) семейства сельдерейные (Apiaceae) относились к виду - борщевик Сосновского (Н. sosnowskyi). Кроме них, при распространенности до 4,5 %, встречались растения с признаками вида Н. mantegazziamim.

2. Выявленный ареал борщевика Сосновского на территории Ленинградской, Московской и Тверской областей увеличивался ежегодно в среднем на 20 % и в 2011 г. составил более 150 ООО га, в 15 других регионах РФ - более 180 ООО га. Засорение им природных и антропогенно измененных ландшафтов существенно снижало разнообразие видов и общую густоту стеблестоя растений, меняло видовой состав и численность обитавших в данных биоценозах фитофагов. Семена борщевика интенсивно распространялись, систематически прикрепляясь к колесам транспортных средств и отделяясь от них (в экспериментах за 10 суток на расстояние более 1 км переместилось более 20 % попавшего на дороги количества семян).

3. Экобиомониторинг показал поражение Н. sosnowskyi мучнистой росой (с естественной распространенностью болезни до 29 %, ее развитием 7-10 %, гибелью растений от 1 до 5 % в зависимости от метеоусловий и накопления инфекции), вызванной грибом Erysiphe umbelliferarum f. heraclei. Он, согласно разработанной схеме распространения и сохранения в природе, иногда при большой инфекционной нагрузке кроме борщевика заражал другие растения семейства сельдерейные. Его клейстотеции, мицелий и конидии вместе с остатками пораженных этой болезнью листьев при инокуляции борщевика - в варианте с выявленными регламентами их применения (30 г сухого инфекционного материала/м2, его увлажнение /за сутки до внесения/ в 300 мл/м воды и др.) - вызывали развитие мучнистой росы до 60 % и снижение массы растений борщевика до 38 %, т. е. проявились, как действенное биологическое средство контроля растений борщевика.

4. Экспериментально разработанный с учетом выявленных экологических особенностей сетчатого слизня (Agriolimax reticulatus) биологический способ, основанный на использовании брюхоногих моллюсков - обеспечивал до 83 % поврежденности и до 52 % снижения массы растений Н. sosnowskyi.

5. Составленные статистическая модель и регрессионное уравнение влияния фитофагов и болезней на формирование растительной массы борщевика, опыты по непосредственному сравнению эффективности различных вариантов биометода - показали до 80 % снижения массы растений при совместном использовании слизней (А. reticulatus) и мучнистой росы борщевика (клей-стотециев, мицелия и конидий гриба Е. umbelliferarum f. heraclei).

6. Испытания на несевооботротных землях показали относительно высокую (более 95 %) эффективность гербицидов Анкор (100 - 200 г/га) и Ленок (20-40 г/га) по снижению общей массы растений борщевика. Они оказались более эффективны против проростков из семян, чем поросли из корневых почек. Предпочтительный срок их применения - в начале вегетационного периода

(при высоте растений до 15 см). В более поздние сроки (при высоте борщевика более 50 см /ранее фазы бутонизации/) рекомендовано внесение их в смеси с глифосатсодержащими гербицидами.

7. В посевах овса и льна гербициды Кортес (8 г/га), Ленок (8 г/га), Девиз (0,3 л/га) и Фенизан (0,2 л/га) были эффективны против всходов борщевика и других двудольных сорняков (не менее чем на 95% снижали их массу), не представляли экотоксикологической угрозы: через год после их применения не оказали последействия при биоиндикации на чувствительные виды растений, на численность колоний обитающих в почве бактерий, грибов и актиномице-тов, численность и массу дождевого червя. По статистически достоверному положительному влиянию на урожайность и качество продукции преимущество имели: в посевах овса — Фенизан и Ленок, в посевах льна - Ленок и Кортес.

8. Препятствовать неконтролируемому распространению борщевика в природных и антропогенно измененных ландшафтах Центрального и СевероЗападного регионов России должна система экологического мониторинга, профилактических, экологизированных агротехнических, биологических и химических мер. Обоснованные и разработанные для ее организации варианты решений проблемы рекомендованы дифференцированно: одни - на несевооборотных землях, другие - на сельскохозяйственных угодьях и в личных подсобных хозяйствах.

ПРАКТИЧЕСКИЕ ПРЕДЛОЖЕНИЯ

1. Для реализации эффективных мер контроля борщевика при организации качественного экологического мониторинга и систематическом уточнении ареала растений рода Heracleum необходимо проводить масштабные обследования с его выявлением и учетом засоренной им площади на территориях Центрального и Северо-Западного регионов России.

2. Для ограничения распространения растений борщевика Сосновского на несевооборотных землях рекомендуется его обработка препаратами: Анкор (100 - 200 г/га); Ленок (20-40 г/га) при опрыскивании ими в чистом виде - в начале вегетационного периода (при высоте растений до 15 см). В более поздние сроки (при высоте растений более 50 см /ранее фазы бутонизации/) - внесение Анкора (50 - 200 г/га) и Ленка (10-40 г/га) в смеси с глифосатсодержащими гербицидами (Раундап, Зеро и др. /2 — 3 л/гаГ).

3. На сельскохозяйственных угодьях показано отсутствие экологической угрозы и рекомендуется

- для защиты от всходов Н. sosnowskyi и других двудольных сорняков:

- обработка посевов овса в фазе кущения одним из гербицидов: Кортес (8 г/га), Ленок (8 г/га), Девиз (0,3 л/га), Фенизан (0,2 л/га);

- обработка посевов льна препаратами Ленок (8 г/га) или Кортес (8 г/га), оказывающими положительное влияние на качество льнопродукции;

- против разновозрастных растений борщевика в зерновых севооборотах -сочетания различных мер:

- 1) сначала весной - внесение гербицидов (композиции Ленок или Кортес /10 г/га/ + Раундап /3 л/га/), а затем в конце лета (после гибели большинства растений борщевика) — глубокая вспашка почвы (на всю глубину пахотного слоя) с ее последующей предпосевной обработкой и посевом озимой ржи, которая при необходимости в фазе кущения может быть обработана гербицидами Ленок или Кортес (8 г/га);

- 2) после весеннего применения гербицидов (Ленок или Кортес /10 г/гаJ + Раундап /3 л/га/) - осенью - обработка почвы тяжелой дисковой бороной с вырезными дисками и глубокая вспашка, а весной следующего года - посев овса;

- паровые поля, предназначенные под посевы, посадки культур, чувствительных к возможным остаткам сульфоннлмочевинных гербицидов рекомендовано обрабатывать летом композицией Банвел (2 л/га) + Раундап (3 л/га), а позднее, например, в посадках картофеля - применять междурядную обработку и в отдельных случаях - рекомендованный на этой культуре гербицид - Зенкор (1 кг/га) - при опрыскивании почвы до всходов картофеля;

- на сенокосных угодьях для ограничения распространения борщевика -опрыскивание его очагов гербицидом Банвел (3 л/га).

4. В личных подсобных хозяйствах рекомендуется использование в соответствии с установленными регламентами специального перечня глифосатов (Торнадо, РАП, Глифор и др.). Ограничение роста борщевика с помощью черной полиэтиленовой пленки с ее укладкой непосредственно на растения и фиксированием на поверхности защищаемого от борщевика участка с помощью кирпичей. Возможно сочетание применения затенения с переносом под пленку сетчатого слизня (А. reticulatus), после сбора моллюска или субстрата с его яйцекладками в местах, где объект является вредителем сельскохозяйственных культур.

Список опубликованных работ автора по теме диссертации

В изданиях, рекомендованных ВАК Министерства образования и науки РФ

1. Семенов, А.Н. Исследование взаимодействий высокомолекулярного гепарина и глицина с помощью методов рН-метрического титрования и математического моделирования / А.Н. Семенов, М.А. Феофанова, E.H. Кудрявцева //Вестник Тверского государственного университета. - 2009. Серия "Биология и экология". Вып. 11. - С. 69 -73.

2. Кудрявцева, E.H. Изучение химического метода уничтожения нежелательной растительности на железной дороге / E.H. Кудрявцева, М.А. Феофанова, Н.В. Баранова, Н.В. Веролайнен //Вестник Тверского государственного университета. 2009. Серия "Биология и экология". Вып.13. - С. 96 - 100.

3. Кудрявцева, E.H. Химический метод борьбы с борщевиком Сосновского с использованием гербицидов Ленок и Анкор-85 / E.H. Кудрявцева, М.А. Феофанова, Н.В. Баранова, Н.В. Веролайнен //Вестник Тверского государственного университета. - 2009. Серия "Биология и экология". Вып. 16. - С. 56-61.

4. Кудрявцева, E.H. - Ядовитый «зеленый пожар» и решения ряда эколого-народнохозяйственных проблем / E.H. Кудрявцева //Материалы международ-

ной научной конференции молодых ученых и специалистов «М.В. Ломоносов 2010» //Вестник Московского государственного университета. Серия "Естественные науки". - М., 2010. - С. 75.

5. Кудрявцева, E.H. Физико-химические свойства пестицидов как условия их эффективности в льноводстве и других сферах народного хозяйства страны / E.H. Кудрявцева //Всероссийский аграрный научный журнал «Аграрный вестник Урала», №5,2010. - С. 48-49.

6. Кудрявцев, H.A. Оригинальные решения ряда фитосанитарных вопросов на сельскохозяйственных угодьях Верхневолжья / H.A. Кудрявцев, E.H. Кудрявцева, H.C. Енин, Е.В. Казакевич //Теоретический и научно-практический журнал «Достижения науки и техники АПК», 2013. В печати.

Статьи в материалах конференций, засчитываемые ВАК

1. Кудрявцев, H.A. Эффективность композиций пестицидов и агрохимикатов / H.A. Кудрявцев, E.H. Кудрявцева, A.B. Новиков, А.К. Злотников, Н.С. Енин //Материалы международной научной конференции молодых ученых и специалистов «Применение средств химизации в технологиях адаптивно-ландшафтного земледелия». - Москва, ВНИИА, 2009. - С. 92-96.

2. Кудрявцев, H.A. Решения фитосанитарных проблем в льноводстве, в некоторых других сферах сельского хозяйства, в наркоконтроле и на промышленных территориях России / H.A. Кудрявцев, E.H. Кудрявцева, A.B. Новиков, Л.А. Зайцева, Л.М. Захарова, Н.С. Енин, А.К. Злотников //«Современные технологии агропромышленного производства». Сборник научных трудов по материалам Международной научно-практической конференции. Часть 1. - Тверь: «Агросфера», 2009. - С. 113-114.

3. Кудрявцев, H.A. Вопросы разработки, регистрации и эффективности композиций пестицидов / H.A. Кудрявцев, E.H. Кудрявцева, A.B. Новиков, А.К. Злотников, Н.С. Енин //Материалы Всероссийской научно-практической конференции «Совершенствование системы регистрационных испытаний агрохимикатов». - М.: ВНИИА, 2009. - С. 133-140.

4. Кудрявцев, H.A. Обоснование с позиций биологии и химии новых решений острой экологической и народнохозяйственной проблемы / Кудрявцев H.A., Кудрявцева E.H., Енин Н.С., Казакевич Е.В. //'«Модернизация агропромышленного производства». Сборник научных трудов по материалам Международной научно-практической конференции. - Тверь: «Агросфера», 2010. -С. 115-116.

5. Казакевич, Е.В. Решения некоторых фитосанитарных проблем на льняных полях, других сельскохозяйственных угодьях и промышленных территориях РФ / Е.В. Казакевич, H.A. Кудрявцев, E.H. Кудрявцева //«Пути совершенствования агротехнологий на Северо-западе России». Материалы Международной научно-практической конференции. - Псков, 2010. - С. 111-114.

6. Кудрявцева, E.H. Эффективность применения пестицидов и их физико-химические свойства / E.H. Кудрявцева //Материалы международной научной конференции «Комплексное применение средств химизации в адаптивно-ландшафтном земледелии». - Москва, ВНИИА, 2010. - С. 156-158.

7. Кудрявцев, H.A. Процессы обновления в подходе к фитосанитарному состоянию посевов льна и других культур, несельскохозяйственных территорий России / H.A. Кудрявцев, E.H. Кудрявцева, Е.В. Казакевич //Сборник научных трудов по материалам второй международной научно-практической конференции «Инновационные процессы - основа модели стратегического развития АПК в XXI веке». - Тверь: «Агросфера». - 2011. - С. 80-82.

8. Васенев, И.И. Студенческая работа Н.И. Вавилова и наши исследования по теме «Голые слизни...» / И.И. Васенев, E.H. Кудрявцева, H.A. Кудрявцев //Материалы международной конференции «Научное наследие Н.И. Вавилова и современность» //«Доклады ТСХА, выпуск 285», 2013. В печати.

9. Васенев, И.И. Проблема сохранения биоразнообразия и распространение борщевика в ландшафтах Центрального и Северо-западного федеральных округов России / И.И. Васенев, E.H. Кудрявцева /'/Материалы международной конференции «Научное наследие Н.И. Вавилова и современность» //«Доклады ТСХА, выпуск 285», 2013. В печати.

10. Васенев, И.И. Разработка и экобиомониторинг мер ограничения распространения борщевика в регионах РФ / И.И. Васенев, E.H. Кудрявцева //Материалы международной конференции «Научное наследие Н.И. Вавилова и современность» //«Доклады ТСХА, выпуск 285», 2013. В печати.

В других изданиях

1. Кудрявцева, E.H. Метаболизм гербицида Ленок в кислых почвах льняного поля Торжокского района Тверской области / E.H. Кудрявцева //Тезисы докладов V научной конференции аспирантов и студентов, посвященной 35-летию Тверского государственного университета. - Тверь, ТГУ, 2006. - С. 39.

2. Кудрявцева, E.H. Физико-химические свойства некоторых гербицидов и их эффективность, как средств уничтожения растений, содержащих наркотические вещества / E.H. Кудрявцева //Тезисы докладов VIII научной конференции аспирантов и студентов Тверского государственного университета. - Тверь, ТГУ, 2009. - С. 35.

3. Кудрявцев, H.A. Новые организационные и технологические предложения по ограничению распространения в Верхневолжье гигантского борщевика / H.A. Кудрявцев, E.H. Кудрявцева, Л.Д. Погорелая, Е.В. Казакевич //Материалы Региональной научно-практической конференции «Организация инновационной деятельности в региональном агропромышленном комплексе». - Тверь. - 2011. - С. 32-36.

4. Кудрявцева, E.H. Рекомендации по мерам ограничения распространения гигантского борщевика в зоне дорог и на промышленных территориях Тверской области / E.H. Кудрявцева - Тверь, ТГУ. -2012.-23 с.

Отпечатано с готового оригинал-макета

Формат 60х84'/|6. Усл. печ. л 1,6. Тираж 100 экз. Заказ 131.

Издательство РГАУ - МСХА 127550, Москва, ул. Тимирязевская, 44 Тел.: (499) 977-00-12, 977-26-90,977-40-64

Текст научной работыДиссертация по биологии, кандидата биологических наук, Кудрявцева, Екатерина Николаевна, Москва; Тверь

РОССИЙСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ АГРАРНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ - МСХА ИМЕНИ К.А. ТИМИРЯЗЕВА

ТВЕРСКОЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ

04201356394 УДК 574 (075.8). 632.93

КУДРЯВЦЕВА Екатерина Николаевна

ЭКОЛОГИЧЕСКИЙ МОНИТОРИНГ И ФИТОСАНИТАРНОЕ ОЗДОРОВЛЕНИЕ ЗАСОРЕННЫХ ГИГАНТСКИМ БОРЩЕВИКОМ ПРИРОДНЫХ И АНТРОПОГЕННО ИЗМЕНЕННЫХ ЛАНДШАФТОВ ЦЕНТРАЛЬНОГО И СЕВЕРО-ЗАПАДНОГО РЕГИОНОВ РОССИИ

Специальности: 03.02.08 - экология (биология), 06.01.07 - защита растений

Диссертация на соискание учёной степени кандидата биологических наук

Научные руководители: доктор биологических наук, профессор Васенев И. И.; кандидат химических наук, доцент Феофанова М. А.

На правах рукописи

МОСКВА-ТВЕРЬ 2013

ОГЛАВЛЕНИЕ

Стр.

ВВЕДЕНИЕ 5

Общая характеристика работы 6

ГЛАВА I. ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ. ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ ЭКОЛОГИЧЕСКОГО МОНИТОРИНГА И ФИТОСАНИ-ТАРНОГО ОЗДОРОВЛЕНИЯ ЗАСОРЕННЫХ БОРЩЕВИКОМ ЛАНДШАФТОВ 10

1.1. Экобиологический подход к проблеме распространения гигантского борщевика в России 10

1.2. Экоморфогенез и разнообразие растений рода Heracleum 11

1.3. Биологические особенности и ареал гигантского борщевика 13

1.4. Обзор современных методов защиты растений применительно к ограничению распространения борщевика 21

ГЛАВА II. ОСНОВНЫЕ ОБЪЕКТЫ, УСЛОВИЯ И МЕТОДЫ НИР ~ 34

2.1. Объекты изучения и схемы главных опытов 34

2.2. Основные методы НИР 37

2.3. Геоэкологические, почвенно-климатические, погодные и фитосанитарные условия проведения исследований 38

2.4. Оборудование и материалы исследований 59

ГЛАВА III. ИЗУЧЕНИЕ ЭКОБИОЛОГИЧЕСКИХ ОСОБЕННОСТЕЙ, АРЕАЛА ГИГАНТСКОГО БОРЩЕВИКА, ПОСЛЕДСТВИЙ ЕГО НЕКОНТРОЛИРУЕМОГО РАСПРОСТРАНЕНИЯ, ОБОСНОВАНИЕ АГРОТЕХНИЧЕСКИХ МЕР ПРОТИВ О ДЕЙСТВИЯ ЕМУ 62

62

70

Стр.

3.1. Экоморфогенез, гербологические характеристики, определение видов и территорий распространения растений гигантского борщевика

3.2. Уточнение экобиологических особенностей борщевика Сосновского

3.3. Экологическая оценка последствий неконтролируемого распространения гигантского борщевика в природных и антропогенно измененных представительных ландшафтах Центральных и Северо-Западных регионов России, обоснование профилактических и агротехнических мер его ограничения 73

ГЛАВА IV. ИССЛЕДОВАНИЕ РЕГИОНАЛЬНОГО ПРОЯВЛЕНИЯ БОЛЕЗНЕЙ И ФИТОФАГОВ БОРЩЕВИКА, ВОЗМОЖНОСТЕЙ ИХ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ ДЛЯ БИОМЕТОДА КОНТРОЛЯ РАСТЕНИЙ 84

4.1. Экобиологическое изучение болезней борщевика и их использование для ограничения его распространения 84

4.2. Повреждения борщевика фитофагами, оценка их пригодности для контроля засорения им ландшафтов 95

4.3. Возможности совместного использования для биологического ограничения распространения борщевика его болезней и фитофагов 102

ГЛАВА V. ЭФФЕКТИВНОСТЬ ОГРАНИЧЕНИЯ РАСПРОСТРАНЕНИЯ ГИГАНТСКОГО БОРЩЕВИКА С ПОМОЩЬЮ РАЗЛИЧНЫХ ГЕРБИЦИДОВ 108

5.1. Испытание химических средств уничтожения борщевика

на несевооборотных землях 108

5.2. Изучение химических мер ограничения распространения борщевика на сельскохозяйственных угодьях 124

Стр.

ГЛАВА VI. МОНИТОРИНГ ПОСЛЕДЕЙСТВИЯ, СИСТЕМАТИЗАЦИЯ И ПРАКТИЧЕСКАЯ ПРОВЕРКА МЕР КОНТРОЛЯ БОРЩЕВИКА В ЦЕНТРАЛЬНОМ И СЕВЕРО-ЗАПАДНОМ

РЕГИОНАХ РОССИИ 139

6.1. Результаты гигиенических и экобиотоксикологических исследований в связи с применением гербицидов для уничтожения борщевика 13 9

6.2. Исследования в производственной обстановке с учетом экологических условий различных регионов и выбором тактико-технических элементов мер ограничения распространения борщевика Сосновского 154

6.3. Экотехнологические регламенты и эффективность применения гербицидов 15 9

6.4. Систематизация и реализация мер ограничения распространения борщевика Сосновского в России 165

ВЫВОДЫ 175

ПРАКТИЧЕСКИЕ ПРЕДЛОЖЕНИЯ 178

СПИСОК ЦИТИРУЕМОЙ ЛИТЕРАТУРЫ 180

ПРИЛОЖЕНИЯ 194206

ВВЕДЕНИЕ

Уже несколько десятков лет в Московской, Ленинградской, Тверской областях и во многих других регионах России значительно проявляется растение, которое может вызвать «экологическую катастрофу», - гигантский борщевик. Там, где растет этот объект, нарушается баланс биоценозов: резко уменьшается количество других видов растений, становится опасным существование животных и людей. С борщевиком связаны серьезные травмы, в т.ч. уродства, раковые опухоли, расстройство воспроизводительной функции скота и человека (Смолин и др., 2011). Сок борщевика содержит токсичные вещества - фурокумарины, при попадании которых на кожные покровы под влиянием света усиливается их пигментация, вызываются дерматиты, протекающие по типу ожогов. Особенно страдают дети (Далькэ и Чадин, 2008).

Для успешного ограничения распространения гигантского борщевика в стране следует уточнить проявляющиеся в природных и антропогенно измененных ландшафтах экобиологические особенности этого растения.

При выборе возможных мер контроля ареала борщевика в современных условиях недостаточной обеспеченности сельскохозяйственных и промышленных организаций техникой и другими ресурсами - ставка должна делаться на химический и биологический методы защиты растений, обоснованно применяемые при знании экобиологических особенностей патогенов и других причин болезней борщевика, фитофагов, повреждающих его.

С учетом особенностей изучаемых биоценозов и средств защиты растений — представляются возможными экологический мониторинг и фитоса-нитарное оздоровление засоренных гигантским борщевиком природных и антропогенно измененных ландшафтов Центральных и Северо-Западных регионов России.

При исходной малой изученности обозначенной темы была выполнена работа, представленная в данной диссертации.

£

Общая характеристика диссертационной работы

Актуальность темы. Важная проблема современной экологии - сохранение биоразнообразия и видов организмов в зонально и провинциально обусловленных местах их обитания, систем и процессов, являющихся основой жизни на Земле. Ее решение усложняется вытеснением аборигенной биоты интродуцированными потенциально токсичными видами растений (Черников и др., 2000; 2004; 2010; 2012). Яркий пример экологических нарушений стабильности природных и антропогенно измененных ландшафтов -агрессивное распространение растений рода Heracleum - гигантского борщевика (далее борщевика). Оно особенно существенно в современных условиях Центрального и Северо-Западного регионов России, обременительно для сложившихся систем природопользования, опасно для людей (при многочисленных фактах их травмирования, гибели вследствие контактов с объектами) и всей живой природы (при нарушении в этой связи баланса экосистем). К настоящему времени его ареал только в Московской, Ленинградской и Тверской областях - более 150 000 га. Здесь при отсутствии эффективного противодействия через 5 лет может быть засорено и обесценено до 40 % земель. Накопленный опыт работы многих ученых (Nielsen, Ravn, Nentwig, Wade, 2005; Далькэ и Чадин, 2008; 2010; Рубчиц, 2011; Смолин, 2011 и др.) показал ограниченную эффективность и противоречие результатов применения предлагаемых ранее агротехнических и химических мер ограничения распространения борщевика. Требуются: системный анализ проблемы в результате ее экологического мониторинга, совершенствование химических и разработка биологических рациональных мер противодействия засорению территорий РФ агрессивным ядовитым борщевиком.

Цель работы — изучение экобиологических особенностей растений борщевика (Heracleum sosnowskyi и Н. mantegazzianum), их болезней и фитофагов при экологическом мониторинге засоренных ими природных и антропогенно измененных представительных ландшафтов Центрального и Северо-Западного ре-

гионов России с разработкой экологизированных, эффективных мер их фитосани-тарного оздоровления и системного решения этой многоплановой проблемы. В соответствии с поставленной целью - основные задачи НИР:

1. Анализ экоморфогенеза, выявление видовой принадлежности и других экобиологических особенностей, ареала растений гигантского борщевика.

2. Экологическая оценка последствий неконтролируемого распространения НегаЫеит 8озпоц?зку1 и Н. mantegazzгanum в природных и антропогенно измененных ландшафтах Центрального и Северо-Западного регионов России.

3. Изучение профилактических и агротехнических мер противодействия засорению борщевиком придорожных зон и сельскохозяйственных угодий.

4. Исследование регионального проявления болезней борщевика (мучнистой росы и др.) и его фитофагов {Agriolimax геНсиШш и др.) с поиском эффективных способов их использования для биоконтроля распространения видов Негас1еит в различных ландшафтах Тверской и других областей РФ.

5. Сравнительный анализ эффективности применения различных гербицидов для уничтожения борщевика на несевооборотных и полевых территориях.

6. Мониторинг последействия, систематизация и практическая проверка мер контроля борщевика в Центральном и Северо-Западном регионах России.

Научная новизна результатов исследований: Выявлены: экоморфоге-нез, видовая принадлежность, ареал гигантского борщевика в Центральном и Северо-Западном регионах РФ. Дана экологическая оценка последствий его распространения. Экспериментально показана транспортировка семян НегаЫеит 808П0м>зку1 по дорогам. Разработаны экотехнологические регламенты дифференцированного применения гербицидов для уничтожения борщевика на несевооборотных землях и в посевах сельскохозяйственных культур. Определены: распространенность и развитие мучнистой росы борщевика, гибель пораженных ею растений в связи с метеоусловиями различных сезонов и накоплением инфекции {Егузгрке итЪеШ/егагит / кегасШ), разработаны схема ее распространения в природе и регламенты использования, как биологического средства для инокуляции борщевика. Обнаружены симптомы не-

скольких форм неинфекционного хлороза и других болезней, признаки существенных повреждений растений борщевика специализированной молью -Оергезяапа кегасИапа и другими насекомыми. С учетом изученных экобио-логических особенностей сетчатого слизня {Agriolimax гейсиШий) испытан способ частичного уничтожения им Н. яауиожуАу/. Составлены статистическая модель и регрессионное уравнение влияния фитофагов и болезней на формирование растительной массы борщевика. Сравнена эффективность различных вариантов его биоконтроля при совместном использовании фитофагов и болезней, затенения и слизней.

Практическая значимость работы: Обоснованы предложения по экологическому мониторингу засоренных борщевиком природных и антропогенно измененных ландшафтов, по экологизации, модернизации, рационализации мер фитосанитарного оздоровления несевооборотных земель и сельскохозяйственных угодий при их успешной реализации в Центральном и СевероЗападном регионах РФ на площади более 1 ООО га. Рекомендованный, как элемент научного обеспечения целевых программ по ограничению распространения гигантского борщевика в Московской, Ленинградской, Тверской, Новгородской и Ярославской областях, - препарат Анкор позволил получить экономический эффект +498 руб./га по сравнению с базовым вариантом применения гербицидов.

Работа апробирована на одиннадцати научно-практических конференциях. Результаты исследований и основные положения диссертации доложены на Пятой научной конференции аспирантов и студентов Тверского государственного университета (май 2006 г., г. Тверь), Восьмой научной конференции аспирантов и студентов Тверского государственного университета (апрель 2009 г., г. Тверь), Международной научной конференции молодых ученых и специалистов «Применение средств химизации в технологиях адаптивно-ландшафтного земледелия» (май 2009 г., г. Москва), Международной научно-практической конференции «Современные технологии агропромышленного производства» (июнь 2009 г., г. Тверь.), Всероссийской научно-практической конференции «Совер-

шенствование. системы регистрационных испытаний агрохимикатов» (июнь 2009 г., г. Москва), Семнадцатой международной научной конференции студентов, аспирантов и молодых ученых «Ломоносов 2010» (март 2010 г., г. Москва), Международной научной конференции «Комплексное применение средств химизации в адаптивно-ландшафтном земледелии» (апрель 2010 г., г. Москва), Международной научно-практической конференции «Инновационные процессы - основа модели стратегического развития АПК в XXI веке» (июнь 2010 г., г. Тверь), Второй Международной научно-практической конференции «Инновационные процессы -основа модели стратегического развития АПК в XXI веке» (июнь 2011 г., г. Тверь), Региональной научно-практической конференции «Организация инновационной деятельности в региональном агропромышленном комплексе» (ноябрь 2011 г., г. Тверь), Всероссийской с международным участием конференции «Научное наследие Н.И. Вавилова и современность» (декабрь 2012 г., г. Москва).

По материалам диссертации опубликовано 20 печатных работ автора, в том числе - 6 - в изданиях, рекомендованных ВАК РФ.

Организация и объем исследований, личный вклад автора. Наши исследования выполнены в соответствии с научно-техническими программами Тверского ГУ и ВНИИ льна по контрактам с научно-производственными организациями РФ, правительствами Ленинградской, Московской, Ярославской и Тверской областей. Работа проведена лично автором или при его непосредственном участии на протяжении 7 лет (2006 - 2012 гг.).

Выражаю глубокую благодарность научным руководителям — доктору биологических наук, профессору И. И. Васеневу и кандидату химических наук, доценту М. А. Феофановой за помощь и методические консультации в выпол-

л

нении работы и оформлении диссертации. Очень признательна всем, с кем посчастливилось вместе решать актуальные вопросы и выполнять научные исследования.

ГЛАВА I. ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ. ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ ЭКОЛОГИЧЕСКОГО МОНИТОРИНГА И ФИТОСАНИТАРНОГО ОЗДОРОВЛЕНИЯ ЗАСОРЕННЫХ БОРЩЕВИКОМ ЛАНДШАФТОВ 1.1. Экобиологический подход к проблеме распространения гиганского борщевика в России

Слово «мониторинг» появилось в науке XX века для обозначения системы целенаправленных наблюдений. Оно происходит от латинского - «монитор», что означает «наблюдающий» (Тотай и др., 2011). Это понятие впервые было использовано в рекомендациях СКОПЕ (научного комитета по проблемам окружающей среды при ЮНЕСКО) в 1971 году, а в 1972 г. на Стокгольмской конференции ООН по окружающей среде были озвучены первые предложения по системе мониторинга (Степановских, 1997; 2001; 2003).

Термин «ландшафт», тоже использованный в названии нашей работы, предполагает природный географический комплекс, определяемый как сравнительно небольшой специфичный и однородный участок земной поверхности, ограниченный естественными рубежами, в пределах которых природные компоненты находятся в сложном взаимодействии и приспособлены друг к другу. «Агроландшафт» - одна из антропогенно трансформированных геосистем, функционально обусловленная процессом перераспределения вещества и энергии формой мезорельефа, в пределах которой располагается строго определенной количество периодов низкочастотной кривой, описывающей процесс изменения урожайности сельскохозяйственной культуры. «Агро-микроландшафт (элементарный агроареал)» - территориальный микрокомплекс, энергетические и геохимические параметры которого определяют однотипный характер пространственной вариабельности урожайности сельскохозяйственных культур. «Агроэкологический раздел (ландшафтная провинция)» - территориальная единица, границы которой совпадают с рубежами краев - крупных тектогенных единиц, обособляющихся в силу основных различий по неотектоническому режиму. «Допустимая антропогенная нагрузка на ландшафт» - предельное антропогенное воздействие, вызывающее изме-

нения отдельных свойств компонентов ландшафта, которые могут привести к нарушению выполнения ландшафтом заданных ему социально-экономических функций (Родионова и Сутягин, 2009).

Целесообразно дать определение понятию «экосистема» - совокупность совместно обитающих организмов и условий существования, находящихся в закономерной взаимосвязи друг с другом и образующих систему взаимообусловленных биотических и абиотических явлений и процессов (Горелов, 2000; 2006; Шевченко и Соловьев, 2006). Экологическое нарушение - отклонение от обычного состояния экосистемы любого иерархического уровня ее организации, которое может произойти в одном из экологических компонентов или в экосистеме в целом (Голубев, 2006; Андреева, 2007).

Для нормального функционирования экосистем и биосферы не следует превышать определенные нагрузки на них (предельно допустимые экологические нагрузки). Поэтому необходимо вести поиск критических или наиболее чувствительных звеньев в экосистемах, которые быстро и точно характеризуют их состояние. Эти мероприятия входят в «экологический мониторинг» - �