Бесплатный автореферат и диссертация по сельскому хозяйству на тему

Интегрированное управление фитосанитарным состоянием агроэкосистем картофеля в лесостепи Западной Сибири

ВАК РФ 06.01.07, Плодоводство, виноградарство

Автореферат диссертации по теме "Интегрированное управление фитосанитарным состоянием агроэкосистем картофеля в лесостепи Западной Сибири"

005536093

На правах рукописи

Л-

ПИЛИПОВА Юлия Васильевна

ИНТЕГРИРОВАННОЕ УПРАВЛЕНИЕ ФИТОСАНИТАРНЫМ СОСТОЯНИЕМ АГРОЭКОСИСТЕМ КАРТОФЕЛЯ В ЛЕСОСТЕПИ ЗАПАДНОЙ СИБИРИ

06.01.07 — защита растений

Автореферат диссертации на соискание учёной степени доктора сельскохозяйственных наук

31 ОКТ 2013

Новосибирск — 2013

005536093

Работа выполнена на кафедре фитопатологии и систем защиты растений Новосибирского государственного аграрного университета в 1989-2012 гг.

Научный консультант:

доктор биологический наук, профессор Шалдяева Елена Михайловна

Официальные оппоненты:

доктор сельскохозяйственных наук, старший

научный сотрудник

Ашмарина Людмила Филипповна

доктор биологических наук, профессор Барайщук Галина Васильевна

доктор сельскохозяйственных наук, доцент Заостровных Валентина Ивановна

Ведущее учреждение:

Сибирский НИИ сельского хозяйства (г. Омск)

Защита диссертации состоится -НС&^рЯ в час. на заседании

диссертационного совета ДКМ 220.048.02 при Новосибирском государственном аграрном университете (630039, г. Новосибирск, ул. Добролюбова, 160, тел/факс (383)2670510)

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Новосибирского государственного аграрного университета

Автореферат разослан

Учёный секретарь диссертационного совета

Широких П.С.

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы. Картофель, обладая высокой пластичностью, может произрастать и давать высокие урожаи в суровых природных условиях лесостепи Западной Сибири. Однако средняя урожайность культуры в регионе составляет в среднем 12,9 т/га (Коршунов, 2006).

Одна из главных причин низкой продуктивности культуры - развитие на картофеле сообщества вредных организмов. Потери урожая картофеля от заболеваний в хозяйствах Новосибирской области в период вегетации составляют в среднем 20—25 %, и могут возрастать в эпифитотийные по отдельным заболеваниям годы. Потери клубней в период хранения достигают 10—30 % и более (Коняева, Шалдяева, 1985; Коняева, 1986; Малюга, 2003).

Эффективные подходы к управлению процессами развития агробиоце-ноза осуществляются преимущественно благодаря достижениям в области селекции комплексно устойчивых сортов, агротехники и конструирования агро-экосистем, адресного применения химических и биологических средств защиты растений с учётом экономической и экологической целесообразности, использования всех пригодных в конкретных условиях методов защиты, причём не от каждого вида вредителя или возбудителя, а от всего комплекса вредных организмов (Новожилов, 1997).

В качестве теоретической основы для обоснования системы интегрированного управления фитосанитарным состоянием агроэкосистем картофеля была взята концепция о стратегиях жизненных циклов К- и r-популяций, нашедшая своё отражение в работах зарубежных и отечественных исследователей (MacArthur, Wilson, 1967; Одум, 1986; Пианка, 1981; Миркин, 1985; За-хваткин, Попов, 1985; Дьяков, 1992; Чулкина и др. 1998; Дьяков, 1998; За-хваткин, 2001; Торопова, 2005; Стецов, 2007).

Управление фитосанитарным состоянием одной культуры строится в соответствии с тремя уровнями сложности: от низшего (контролирование отдельных популяций) к высшему (контролирование сообщества вредных организмов одной культуры). Все уровни оптимизации фитосанитарного состояния агроэкосистем связаны между собой, хотя решают самостоятельные задачи. При этом должен соблюдаться основной принцип системного подхода, согласно которому анализ биологических систем и управление ими осуществляются от высших уровней к низшим.

Цель работы — разработать систему интегрированного управления фитосанитарным состоянием агроэкосистем картофеля и формированием оптимальных параметров элементов структуры урожая.

Задачи исследований:

— уточнить структуру сообщества вредных организмов и стратегии их жизненных циклов в агроэкосистемах картофеля лесостепи Западной Сибири;

— определить фактические параметры элементов структуры урожая картофеля в условиях региона и установить влияние вредных организмов на их формирование;

\ Г

з

- исследовать эффективность фундаментальных и оперативных приёмов оздоровления семенного материала, почв и посадок картофеля в подавлении вредных организмов с разными стратегиями жизненных циклов.

- обосновать систему управления фитосанитарным состоянием агроэко-систем картофеля в условиях лесостепи Западной Сибири.

Исследования выполнены лично автором совместно с другими исследователями в ГНУ СибНИИЗиХ Россельхозакадемии согласно государственным программам Россельхозакадемии: по теме 0.51.05.Ш «Усовершенствовать методики прогнозирования динамики популяций и сигнализации сроков проведения защитных мероприятий», по договору 104 «Обобщить материалы по экономическим порогам вредоносности вредных организмов на зерновых, зернобобовых культурах и картофеле и дать рекомендации по их использованию», по заданию 03.01.Н «Разработать методы мониторинга возбудителей болезней в системе почва - посевы - воздушная среда», в ФГБОУ «Новосибирский государственный аграрный университет» по теме «Мониторинг, прогноз и оптимизация фитосанитарного состояния растительных сообществ Сибири».

Научная новизна. Уточнена структура сообщества вредных организмов картофеля в условиях лесостепи Западной Сибири с преобладанием популяций с К(Кг)-стратегией жизненного цикла. Определены методологические подходы к разработке системы мониторинга сообщества вредных организмов картофеля.

Впервые проанализированы стратегии жизненных циклов возбудителей кольцевой гнили (Clavibacter michiganensis subsp. sepedonicus), черной ножки (Erwinia carotovora subsp. atroseptica), бурой бактериальной гнили (Ralstonia solanacearum), дитиленхоза (Ditylenchus destructor), вирусных заболеваний.

Показана приуроченность сообщества вредных организмов к критическим фазам развития картофеля, оценена их роль в формировании элементов структуры урожая и продуктивности культуры. Определены коэффициенты сходства Жаккара для сообщества вредных организмов в регионе. Оценена устойчивость районированных и перспективных сортов картофеля к вредным организмам с разными стратегиями жизненных циклов в условиях региона. Показана эффективность фундаментальных (оздоровление посадочного материала картофеля методом апикальных меристем, фитосанитарные предшественники, насыщенность севооборотов картофелем) и оперативных приёмов (протравливание семенного материала картофеля, применение пестицидов в посадках картофеля) в подавлении развития вредных организмов с разными стратегиями жизненных циклов. Для рационального применения фунгицидов против фитофтороза апробирована методика прогноза заболевания в условиях лесостепи Западной Сибири и показана её высокая оправдываемость.

В условиях лесостепи Западной Сибири выявлена полифункциональность технологий осеннего протравливания картофеля дымовым фунгицидом Вист и сидерального пара на основе ярового рапса, практическое применение которых позволяет управлять фитосанитарным состоянием агроэкосистем картофеля и продукционным процессом культуры.

Положения, выносимые на защиту.

1. Концепция К- и г- стратегий жизненных циклов вредных организмов как теоретическая и методологическая основа разработки системы мониторинга и прогноза их развития в агроэкосистемах картофеля.

2. Сообщество вредных организмов на картофеле как фактор снижения количественных и качественных параметров элементов структуры урожая культуры.

3. Эффективность фундаментальных и оперативных приёмов защиты картофеля в отношении вредных организмов с разными стратегиями жизненных циклов.

4. Обоснование системы интегрированного управления фитосанитар-ным состоянием агроэкосистем картофеля с учетом стратегий жизненных циклов вредных организмов.

Практическая ценность и реализация результатов исследований. Уточнена распространённость и вредоносность популяций фитопатогенов, сорных растений и фитофагов в агроэкосистемах картофеля лесостепи Западной Сибири.

Установлены фактические параметры элементов структуры урожая картофеля в регионе и частота их оптимальной реализации.

Изучена устойчивость районированных и перспективных сортов картофеля к вредным организмам, выявлены сорта с комплексной устойчивостью к фитопатогенам, фитофагам и фитогельминтам.

Показана эффективность метода апикальных меристем в оздоровлении картофеля от фитопатогенов с К-стратегией жизненного цикла.

Установлено, что насыщение севооборотов картофелем на уровне 2028% в условиях региона приводит к снижению в агроэкосистемах картофеля развития вредных организмов, имеющих К(Кг)-стратегию жизненного цикла. Оценена фитосанитарная роль предшественников картофеля в подавлении вредных организмов с разными стратегиями жизненных циклов.

Внедрены технологии осеннего протравливания (с 1997 г.) и сидераль-ных паров (с 2002 г.) в хозяйствах Новосибирской, Кемеровской областей и Алтайского края, показана их биологическая и экономическая эффективность.

Оценена оправдываемость краткосрочного прогноза фитофтороза картофеля в условиях лесостепи Западной Сибири. Показана возможность проведения защиты посадок картофеля от заболевания дифференцированно, с учётом их назначения, устойчивости сорта, заражённости посадочного материала, даты появления всходов.

Доказана роль глубины заделки семенных клубней и количества механических повреждений как активаторов патогенеза и эпифитотического процесса ризоктониоза и сухих гнилей.

Результаты исследований используются в учебном процессе в Новосибирском государственном аграрном университете (ФГБОУ ВПО «НГАУ»), Сибирском университете потребительской кооперации (НОУ ВПО Центросоюза РФ «СибУПК»), для повышения квалификации руководителей и специалистов АПК региона. Технология осеннего протравливания картофеля

дымовым фунгицидом Вист удостоена Диплома и Большой Золотой медали Сибирской ярмарки «за применение импортозамещающих технологий по защите картофеля от болезней в период хранения» (2004 г.).

Издано в соавторстве три учебных пособия: «Болезни и вредители картофеля» (2000), «Картофель. Агротехника возделывания, борьба с болезнями, карантинные объекты, сорта» (2002), «Методы диагностики фитосанитарного состояния картофеля» (2003); монографии: «Мониторинг ризоктониоза картофеля в агроэкосистемах картофеля Западной Сибири» (2006) и «Болезни картофеля при хранении в Западной Сибири» (2012).

Апробация результатов. Материалы диссертационной работы докладывались на конференции молодых учёных, посвящённой 26-летию СО РАСХН (1996), региональной научно-практической конференции «Проблемы АПК в условиях рыночной экономики» (Новосибирск, 1996), международной научно-практической конференции «Актуальные вопросы агроэкологии в интегрированных системах защиты растений» (Пенза, 1999), международной конференции «Повышение устойчивости и эффективности агропромышленного производства в Сибири: наука, техника, практика» (Кемерово, 2003), иа-учно-практической конференции «Проблемы сельскохозяйственной экологии» (Новосибирск, 1999), 2-й научно-практической конференции, посвященной 80-летию Кубанского ГАУ «Агротехнический метод в защите растений от вредных организмов» (Краснодар, 2002), П Всероссийском съезде по защите растений «Фитосанитарное оздоровление экосистем» (С.-Петербург, 2005), международной научно-практической конференции «Современные технологии производства и переработки сельскохозяйственной продукции» (Новосибирск, 2009, 2011).

Личный вклад автора. Автору принадлежат: разработка программ исследований, постановка и проведение полевых и производственных опытов, выполнение основной части экспериментов (90 %), анализ экспериментальных данных, статистическая, экономическая и биологическая оценка результатов исследований, формулирование выводов и рекомендаций производству.

Публикации. Основные положения диссертации опубликованы в журналах «Защита и карантин растений», «Картофель и овощи», «Arpo XXI век», «Вестник защиты растений», «Вестник НГАУ», материалгх международных научно-практических конференций, симпозиумов, трудах СО РАСХН, НГАУ. По теме диссертации опубликовано 50 научных и научно-методических работ, в том числе 10 в изданиях, рекомендованных ВАК.

Структура и объем диссертации. Диссертационная работа изложена на 313 страницах машинописным текстом, состоит из введения, 5 глав, выводов, предложений производству, списка литературы, включающего 407 наименований, в том числе 119 на иностранных языках. Работа содержит 82 таблицы и 57 рисунков.

Автор глубоко признателен научному консультанту доктору биологических наук, профессору Е.М. Шалдяевой, доктору сельскохозяйственных наук, профессору, заслуженному деятелю науки В.А. Чулкиной за помощь и поддержку при выполнении работы.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ 1. Методические подходы к выполнению поставленных задач

Исследования проводились в 1991-1994 гг. в СибНИИЗиХ, в период 1989-1992 гг. и 1996-2012 гг. наблюдения осуществлялись в производственных условиях в хозяйствах Новосибирской (ЗАО «Приобское», Учхоз «Тулинское», КФХ «Квант», ОПХ «Элитное», «Боровское», совхозах «Толмачёвский», «Морской», «Ярковский», ЗАО «Валенсия»), Кемеровской областей (совхоз «Вишневский»), Алтайского края (КФХ «Кучмин»), внедрение и адаптация системы интегрированного управления - в ЗАО Приобское, Учхозе Тулинское. Годы проведения исследований характеризовались разнообразными метеоусловиями. Так, за всё время исследований (1989-1992, 19962009гг.) метеоусловия шести лет характеризовались как увлажнённые (33,3%), а двенадцати лет - засушливые (66,7 %). В работе рассматривается влияние метеоусловий вегетационных периодов на развитие и распространённость вредных организмов на картофеле.

Объектами исследования были районированные и перспективные сорта картофеля, фитопатогены, сорные растения и фитофаги, распространённые в агроэкосистемах картофеля лесостепи Западной Сибири, приёмы оптимизации фитосанитарного состояния картофеля, технология возделывания культуры и технология хранения клубней.

Цель и задачи исследования определили выбор лабораторных, полевых и производственных экспериментов.

Для получение гифальных анастомозов у R. solani использовалась модифицированная методика (Parmeter, Sherwood, Plaat, 1969; Shaldyaeva, Pilipova, 1996; Carling, Leiner, 1990). По этой методике было оценено 135 изолятов R solani, выделенных из почвы, и 30 изолятов, выделенных из поражённых растений и клубней картофеля: из склероциев гриба, углублённой пятнистости на клубнях, с ростков и стеблей картофеля.

Плотность и динамику популяции R. solani в почве изучали в полевых опытах и на производственных посадках картофеля (ОПХ «Элитное», совхозы «Морской», «Ярковский», «Толмачёвский», ЗАО «Приобское»), а также в полевом опыте по выживаемости R.solani под покровом сельскохозяйственных культур. Контроль численности гриба R.solani осуществляли методом множественных почвенных таблеток (Henis et al., 1978) с использованием селективной среды Ко W. и Нога F.K. (1971) и почвенного пробоотборника.

Оценку интенсивности споруляции возбудителя альтернариоза на разных сортах картофеля проводили на высушенных листьях картофеля: число конидий рассчитывали в 1 г воздушно-сухих листьев (Ашмарина, Павлова, 1985). Микробиологические исследования проводили по общепринятым методикам (Наплёкова, 1972; Муромцева и др., 1976).

Определение запаса семян сорняков в пахотном горизонте почвы, видового состава сорных растений и их распространённость учитывали по методике В.В. Исаева (1990).

В двухфакторном полевом эксперименте 1990-1991 гг. изучали патоге-

нез ризоктониоза при передаче возбудителя через почву и семена. Фактор А -разные уровни заселённости почвы грибом R. solani (первый - ниже ПВ, второй - выше ПВ). Фактор В - разные уровни заражённости патогеном посадочного материала. Площадь делянки 14,3 м2, сорт картофеля - Берлихинген. В контроле использованы клубни, свободные от инфекции, обработанные 0,5% КМп04 с экспозицией 20 минут.

Оценку устойчивости к ризоктониозу сортов коллекции СибНИИРС проводили на искусственном инфекционном фоне. Для наработки инокулюма использовали смесь штаммов К solani местной популяции, отнесенных к Ag3. Инокулюм нарабатывали по модифицированной методике (Шалдяева, 1990). Для сортов, оцениваемых на устойчивость к ризоктониозу, определяли балл общей устойчивости по пяти признакам (Frank et. al., 1976).

Производственные эксперименты проводили в картофелеводческих хозяйствах Новосибирской, Кемеровской областей, Алтайского края в 1989— 1992 гг. и 1996-2012 гг. с целью уточнения фитосанитарной ситуации:

- в посадках и при хранении районированных и перспективных сортов картофеля для определения их комплексной устойчивости;

- для разных ступеней размножения картофеля (миниклубни, супер-суперэлита, суперэлита, первая репродукция);

- при разной продолжительности ротации картофеля в севооборотах;

- после различных предшественников (зерновых, картофеля, многолетних трав, овощных, чистого и сидерального паров);

- при осеннем протравливании картофеля препаратами Бенлат, ТМТД, Витавакс 200, Текто, Титусим, Вист.

Учёты и наблюдения в полевых и производственных экспериментах:

- учет поражённости подземных органов картофеля ризоктониозом по шкале Франка (Frank, Leach, Webb, 1976);

- определение численности возбудителя ризоктониоза в почве (Ко, Нога, 1971; Henis et al., 1978);

- определение фактических параметров формирования элементов структуры урожая картофеля: густоты продуктивных растений, числа столонов и клубней, массы клубней;

- изучение видового состава и численности сорных растений в агроэко-системах картофеля;

- учёт распространённости колорадского жука, проволочника;

- оценка распространённости и степени поражённое™ фитофторозом, альтернариозом по шкале ВНИИФ (Стратегия и тактика защиты картофеля от фитофтороза, 1990), бактериозов, вирусных заболеваний;

- проведение клубневых анализов на заселённость картофеля разными формами ризоктониоза, в том числе расчёт склероциального индекса (Jager, Velvis, 1983; Шалдяева, Пилипова, 1999), поражённости сухими грибными, бактериальными гнилями, стеблевой нематодой, поверхностными инфекциями (ГОСТ Р 53136-2008, ГОСТ 11856-89);

- определение лёжкоспособности картофеля (РСТ РСФСР 764-90);

- учёт биологической и общей урожайности по общепринятым методи-

кам (Методика исследований по культуре картофеля, 1967).

Экспериментальные данные обрабатывали статистическими методами с использованием дисперсионного, корреляционного анализов (Доспехов, 1985; Плохинский, 1970) с применением пакета прикладных программ СТЭК и БШСЕСОЯ (Сорокин, 1985,2004).

2. Мониторинг вредных организмов в агроэкосистемах картофеля

Современное сельскохозяйственное производство столкнулось с необходимостью решения сразу двух важнейших проблем - гарантированной защиты сельскохозяйственных культур от вредных организмов и защиты окружающей среды от техногенного загрязнения. При этом стоит задача получения качественной экологически безопасной продукции растениеводства. С ростом урожайности неизменно растёт и экономическая значимость фитоса-нитарного блока, который составляет 40-50 % в структуре затрат (Павлюшин, 2010).

Важная роль отводится совершенствованию системы интегрированного управления фитосанитарным состоянием агроэкосистем (1РМ). Приоритет должен быть отдан подъёму культуры земледелия: эффективному использованию удобрений, мелиорации, высокопродуктивных сортов, прогрессивных технологий, возможностей адаптивного ландшафтного земледелия на основе всех известных методов, что невозможно на засорённых, поражаемых болезнями и вредителями посевах (Захаренко, 2007; Павлюшин, 2010).

Управление как в целом, так и в области защиты растений предполагает сбор информации (или мониторинг вредных организмов), её анализ (или сравнение данных по численности и распространённости с ЭПВ, ПВ, регламентами), принятие и осуществление решений (или выбор приёмов оптимизации фитосанитарного состояния).

Мониторинг вредных организмов является обязательным элементом системы управления фитосанитарным состоянием агроэкосистем картофеля, практическое осуществление которого позволяет быстро и оперативно принимать необходимые меры по оздоровлению посадок и клубней.

Обобщение результатов исследований 1989-2012 г. позволило уточнить видовой состав вредных организмов, распространённых в агроэкосистемах картофеля лесостепи Западной Сибири. Из них 18 видов относятся к экономически значимым. Это возбудители ризоктониоза, фузариозной, фомозной гнилей, парши обыкновенной, фитофтороза, альтернариоза, кольцевой, бурой бактериальной гнилей, чёрной ножки, дитиленхоза, вирусных заболеваний, а также проволочник, колорадский жук, просо посевное, щирица запрокинутая, осот жёлтый, вьюнок полевой.

Согласно концепции эволюционно-экологических адаптации вредных организмов были определены стратегии их жизненных циклов — К, г, Кг, гК — и установлено, что наибольшее распространение на картофеле в условиях региона имеют популяции с К(Кг)-стратегией жизненных циклов - 72,2 %, популяции с г(гК)-стратегий жизненных циклов составляют 27,8 %.

Виды с признаками К-стратегов (Кг) формируются в условиях устойчивой окружающей среды и интенсивной конкуренции за ресурсы, которые способствуют максимальному вкладу веществ и энергии в преодоление конкуренции и повышение выживаемости популяций. Для этих видов характерна относительно стабильная многолетняя динамика. К видам с К(Кг)-стратегией отнесены многолетние сорные растения, проволочники (щелкуны), ризокто-ниоз, фузариоз, фомоз, парша обыкновенная, бактериозы, дитиленхоз, вирусные заболевания.

В агроэкосистемах картофеля доминирующими видами многолетних сорных растений являются вьюнок полевой, (4,9±1,16) шт/м2, осот жёлтый (2,8±1,64) шт/м2, хвощ полевой (8,7±1,12) шт/м2 с суммарной распространённостью, превышающей ЭПВ в 2,7-7 раз (рис. 1).

15" 10 5

Рис. 1 - Распространённость многолетних сорняков в агроэкосистемах картофеля

Учёт численности проволочника показал, что в наибольшей численности он обнаруживается после многолетних трав - в среднем 56 экз/м , по картофелю - 48 экз/м2 (Андреева, 2001). При этом ЭПВ (экономический порог вредоносности) для проволочника на картофеле составляет всего 5 экз/м .

Изучение сибирской популяции возбудителя ризоктониоза позволило выявить, что структура популяция гриба Я. зо1ат в почвах лесостепи Приобья представлена анастомозными группами: А&3 - 19,8 %, Ag4 - 10,9 % и А§5 -1,9 %; 96,7 % изолятов возбудителя, выделенных из клубней картофеля, относятся к AgЗ.

Возбудитель ризоктониоза способен сохраняться в почве, где формируется многолетний потенциал пропагул, сохраняющихся в течение 3-5 лет (Закзепа, 1980) и на семенных клубнях картофеля в форме склероциев и мицелия. Распространённость склероциальной формы в регионе изменяется от 9 до 49 %, составляя в среднем 20,8±2,55 %.

Установлено, что развитие ризоктониоза картофеля протекает в форме эпифитотии при двойном механизме передачи возбудителя - через клубни и почву. При этом популяция возбудителя в почве выше порога вредоносности является доминирующим фактором в развитии заболевания: её доля составляет 45,5-56,1 %, против 30,4-11,2 % в случае семенного инокулюма. Корреля-

£.6

7,6 ■0*0

Учзвэз Тулинский

1.

Ж1

ЗАО Приобское

к полевой ■ осот желтый ЕЗ одуванчик а >®ощ полевой □ осот

ционная зависимость развития ризоктониоза от почвенной инфекции составила г = 0,87±0Д9, от семенной -г = 0,81±0,16.

Развитие ризоктониоза за исследуемый период составило в среднем (%): на стеблях - 30,8±1,45; на столонах - 14,1±1,02 (повреждённые) и 7,0±0,98 (опавшие) (рис. 2). Интенсивность поражения особенно возрастала в засушливые вегетационные сезоны (Шалдяева, Пилипова и др., 2006).

1990 1991 1997

2001 2002 2003 2005 2007 2008 2009

■ - поврежденные столоны -

-опавшие столоны

Рис. 2 - Многолетняя динамика ризоктониоза картофеля в лесостепи Западной Сибири

Сухая фузариозная гниль в условиях лесостепи Западной Сибири является одним из наиболее распространённых заболеваний в период хранения клубней: в среднем 9,5±1,49 % (рис. 3).

.......[............

А А

р / < -•- \ А \

1988 1989 1990 1996 1997 1998 1999 2000 2001 2002 2003 2004 2005 2006 2007 2008 2009

Фузариозная гниль • Фомоз —¿г—Смешанная

Рис. 3 - Многолетняя динамика сухой фузариозной, фомозной и смешанной фузариозно-фомозной гнили клубней в лесостепи Западной Сибири

Установлено, что развитие фомоза в условиях региона меняется по годам - от 0,5 до 12 %, смешанные фузариозно-фомозные гнили распространены ежегодно, значительно проявляются в конце периода хранения клубней. Многолетняя динамика сухих гнилей относительно стабильная, что характерно для К-стратегов.

Для кольцевой, бурой бактериальной гнилей, чёрной ножки основным фактором передачи во времени являются семенные клубни (Попкова и др., 1980; Иванюк и др., 2005). Выявлено, что распространённость бактериозов картофеля в хозяйствах региона колеблется от 0,1 до 4,1 %, по отдельным хозяйствам потери от них могут достигать 10-15 % и более (рис. 4).

Встречаемость стеблевой нематоды в хозяйствах региона носит спорадический характер, достигает лишь в отдельных случаях 19 %......

1988 19891990 1Э96 199719981999 2000 2001 200220032004 2005 20072008 2009 ' бурая бактериальная

1969 1990 1566 1507 1998 1999 2ССО 2(01 !Я2 2СЮ 2(04 20С5 2007 2(06 2С09

Рис. 4 - Распространенность бактериозов на картофеле в лесостепи Западной Сибири: а) на клубнях; б) в посадкам

Среди вирусных инфекций в регионе преобладают обыкновенная и морщинистая мозаика, скручивание листьев, реже встречается полосчатая мозаика. В среднем распространённость вирусных заболеваний в посадках картофеля составила 4,6 %.

Для видов с г-стратегией жизненного цикла характерно ускоренное развитие, производство большого количества потомков в результате полового или бесполого размножения. В общих затратах адаптивных усилий максимальный вклад веществ и энергии отводится на тактику размножения. Многолетний тип динамики характеризуется как неравномерный. Изменчивость популяций относительно высокая, что позволяет видам приспосабливаться и эволюционировать при изменении условий окружающей среды за счёт увеличения генетического разнообразия популяций (Захваткин, Попов, 1985; Одум, 1986; Чулкина, 1991; Дьяков, 1998).

В сообществе вредных организмов на картофеле в лесостепи Западной Сибири виды с г-стратегией (гК) представлены популяциями малолетних сорняков, колорадским жуком, фитофторозом и альтернариозом.

На полях Новосибирской области обнаружено около 300 видов сорняков. Около 37 видов малолетних и многолетних видов являются наиболее злостными (Власенко Н.Г. и др., 2007). По данным наших исследований, среди малолетних сорняков в агроэкосистемах картофеля доминируют по распространённости просо посевное (25,2±7,48) шт/м2 и щирица запрокинутая (18,3±6,54) шт/м2, численность которых превышает ЭПВ в 3-6 раз и более (рис. 5).

Развитие фитофтороза в условиях Новосибирскои области определяется расовым составом популяции гриба Рк т/еьЧапэ и наличием только типа совместимости А! (Орлова, 2005), поэтому зимующих структур - ооспор - в условиях лесостепи Приобья гриб не образует. Единственный фактор сохранения патогена - инфицированные клубни картофеля: распространённость фитофтороза в посадочном материале в среднем составила 0-8,1 % (Пилипова, Шалдяева, 2011,2012).

■ просо посевное О ширица запрокинутая □ горчица полевая В паслен черный Ш щетинник зеленый ■ пикульник ■ аистник цикуговый ■ гречиижа вьюнковая

12 10 0

I

§

2

11 ш

/чхоз Тугинский ЗАО Приобское

Рис. 5 - Распространённость малолетних сорняков в агроэкосистемах Картофеля, Учхоз «Тулинское», в среднем за 1997-2000, 2003-2004 гг.

Установлено, что фитофтороз в регионе является периодически распространенным заболеванием. На годы с умеренным развитием фитофтороза в регионе приходится 39 % случаев; эпифитотии с ранним появлением заболевания - 33 %, в остальные годы отмечается слабое развитие заболевания в конце вегетации или полное его отсутствие (депрессии) - около 28 % (рис. 6а).

_|_ V- —-4 -/ Ц— V * ч

5*1 4- -А- ы у—* 1

-Л— 1996 1997 1996 % 1999 20 00 2001 2002 2003 20 у-4- 04 2005 2С 07 2008 2009

120 100 80 * 60 40 20 0 кЛ л •-г--2 •1,8 1,6 ■1.4

Г Д- /у* 0 8

♦ ■|ч ы- =3 Ь > \ г 0,6 ■ 0.4

1996 13 07 1938 19 99 2000 20 "ТК —ра 01 2002 20( пространен но ■Х-— 33 2004 2С сть.% - > 05 2007 2С ИРБ,*| —-1о И6 2009

а б

Рис. 6 - Многолетняя динамика: а) фитофтороза; б) альтернариоза

Альтернариоз, или ранняя сухая пятнистость, в условиях лесостепи Западной Сибири встречается ежегодно (рис. 66). Эпифитотии заболевания наблюдаются 2-3 раза за десятилетний период. В остальные годы альтернариоз развивается в умеренной форме. Установлена тесная корреляционная связь между метеоусловиями и развитием фитопатогенов с г-стратегий жизненного цикла в посадках картофеля: для фитофтороза - г = 0,72±0,15, для альтернариоза - г = 0,65±0,23.

Таким образом, сообщество вредных организмов картофеля в условиях региона представлено в основном видами, имеющими К(Кг)-стратегию жизненного цикла. Разработаны подходы к обоснованию системы мониторинга вредных организмов с учетом стратегий и тактик их жизненных циклов. Так, для вредных организмов преимущественно с К(Кг)-стратегией необходимо проводить мониторинг исходной фитосанитарного состояния посадочного материала и почвы. Напротив, фитопатогены и фитофаги с выраженной геостратегией жизненного цикла, способные к быстрому освоению пространства при наступлении благоприятных условий, требуют постоянного мониторинга в посадках картофеля.

3. Элементы структуры урожая картофеля и вредные организмы, нарушающие их формирование

Управление фитосанитарным состоянием агроэкосистем картофеля и продукционным процессом культуры вызывает необходимость доведения фактических параметров элементов структуры урожая культуры (густоты продуктивных растений на гектаре, числа столонов и количества клубней на куст, массы клубней и их качества) до оптимальных.

В ходе исследований установлено, что слабо реализованным и нестабильным является первый элемент - густота продуктивных растений: в среднем он составил 48,8 тыс/га. Фактический показатель густоты в хозяйствах региона меняется от 18 до 112 тыс/га, при этом показатель не достигает оптимального значения почти в 50 % случаев (табл. 1).

Таблица 1 - Густота продуктивных растений картофеля, тыс/га (в среднем за 1990-1991 и 1996-2009 гг.) __ ■

Хозяйство Лимиты В среднем по хозяйству

ОПХ «Элитное» 34- -78 51,4±4,84

совхоз «Обской» 18- -80 49,4±2,01

совхоз «Толмачевский» 22- -84 43,1±1,80

совхоз «Ярковский» 26Н12 61,2±2,72

совхоз «Морской» 20- -78 46,9±2,40

Учхоз «Тулинское» 25- -79 46,8±ЗДЗ

ЗАО «Приобское» 22- -82 49,3±1,34

В среднем по региону 49,7±2,16

Полученные данные свидетельствуют, что на формирование первого элемента структуры урожая оказывают влияние фитопатогены с К(Кг)-стратегией жизненного цикла: возбудители ризоктониоза, сухих грибных и бактериальных гнилей (табл. 2).

Фактическая фитосанитарная ситуация в посадках картофеля подтверждает высокую вредоносность ризоктониоза в начальный период развития растений: погибшие ростки в среднем составляют 8,4 % (максимально до 50%), выпады всходов - 2-3 %, развитие на стеблях - 28,6 % (максимально до 77%).

Установлено, что активатором эпифитотического и патологического процессов ризоктониоза является глубина посадки: заделка семенных клубней более чем на 10 см резко ухудшает фитосанитарную ситуацию. Рассчитанный коэффициент корреляции подтверждает тесную зависимость развития заболевания от данного технологического параметра (г = 0,85±0,36).

Из-за высадки клубней, пораженных сухими гнилями, количество выпадов всходов может достигать 24 % (в среднем около 5 %). Выпады всходов картофеля от черной ножки максимально достигали 13 % (требования ГОСТ Р 53136-0,5-1,0%).

Таблица 2 — Фитосанитарное состояние картофеля по критическим периодам, (в среднем за 1996-2009 гг.)___

Вредные организмы Учхоз «Тулинское» ЗАО «Приобское»

лимиты | в среднем лимиты | в среднем

I критический период (густота продуктивных растений)

Ризоктониоз: погибшие ростки 0-47,0 8,3±1,53 0+53,2 10,0±1,01

развитие на ростках* 0-77,6 25,3±2,22 0,7+73,2 28,2±1,73

выпады всходов 0+10,3 2,4±0,75 0+17,2 3,0±0,44

Сухие гнили (выпады) - - 0+12,0 2,4±0,55

Чёрная ножка (выпады) 0-7,0 1,0±0,30 0+13,0 2,1±0,44

II критический период (прирост биомассы, число столонов)

Малолетние сорняки 0,7-192,0 29,4±10,6 0+33,0 8,6±2,21

Многолетние сорняки 0-30,7 3,8±1,40 0+21,5 5,0±1,54

Фитофтороз* 0 0 38,0±7,9 19,1±5,86

Альтернариоз* 34,7±8,80 9,1±2,56 35,0±5,41 22,5±5,31

Ризоктониоз: повреждённые столоны 0-32,3 13,2±2,14 0+48,5 10,0±1,01

опавшие столоны 0-5-22,8 8,0±1,62 0+34,7 6,8±0,79

Фузариозное увядание 0-14,0 3,3±0,72 0+4,0 0,2±0,29

Вирусные 0-8,7 2,3±0,49 0+19,2 3,4±0,68

III критический период (масса клубней и их качество**)

Ризоктониоз, склероции более 1/10 поверхности 0-86,2 27,5±9,5 0,3+96,0 40,9±6,0

Фузариозная гниль 0+59,1 15,3±4,27 0+9,3 2,6±0,49

Бактериальные гнили 0+88,0 8,5±5,06 0+9,2 1,9±0,48

Фитофтороз - - 0+3,0 0,5±0,22

Парша обыкновенная 0+8,9 3,5±1,16 0+35,4 8,8±1,96

* Развитие болезни; ** Фитосанитарное состояние семян, влияющее на первый элемент структуры урожая

Второй критический период продолжается от фазы полных всходов до фазы цветения и соответствует активному приросту биомассы картофеля, росту столонов и началу клубнеобразования. Сорта, возделываемые в регионе, способны формировать 10-15 столонов на куст и более. Высокой стабильностью образования столонов характеризуются возделываемые в разные годы сорта: Берлихинген, Полёт, Невский и Ред Скарлет, формирующие в среднем 12-14 столонов на куст. Расчёт коэффициента корреляции подтвердил высокую зависимость между количеством столонов на куст и биологической урожайностью картофеля - г = 0,79±0,22.

Во второй критический период прирост биомассы нарушают сорные растения, фитопатогены и фитофаги с г(гК)-стратегией жизненного цикла - аль-тернариоз, фитофтороз, колорадский жук. В этот же период существенный вред картофелю продолжают наносить ризоктониоз, фузариоз, бактериальные и вирусные инфекции (табл. 2).

В период формирования биомассы возрастает значение засорённости посадок, поскольку сорные растения являются конкурентами картофеля за ресурсы среды и способствуют размножению и выживанию возбудителей ри-

зоктониоза, бурой бактериальной гнили, обыкновенной и полосчатой мозаики. Засорённость агроэкосистем хозяйств региона по шкале А.Ф. Ченкина (1994) можно определить как среднюю (15,1-50 шт/м2), однако распространенность таких видов, как просо посевное, щирица запрокинутая значительно превышают ЭПВ.

В годы с благоприятными для возбудителя фитофтороза метеоусловиями к концу вегетации распространённость его достигает 52,9-83,8 %, что превышает ЭПВ в 5,3-8,4 раза.

Развитие в посадках вирусных заболеваний ведёт к вырождению картофеля - появлению нитевидных ростков, снижению продуктивности. Установлено, что их распространённость в среднем находится на уровне 2,3-3,4 %, что незначительно превышает показатель стандарта (по ГОСТ - 2,4 %).

В третий критический период роста картофеля наряду с высоким урожаем важно получить клубни с удовлетворительными семенными и товарными свойствами. Поражение картофеля вредными организмами приводит к прямым потерям клубней, неудовлетворительному их хранению в осенне-зимний период, а также способствует непрерывной передаче фитопатогенов (возбудителей ризоктониоза, фузариоза, чёрной ножки и др.) из года в год.

Установлено, что семенные клубни всегда заражены грибом Л^о/аи/, причем доля клубней, заселённых склероциальной формой, в среднем составляет 29-35 %, что многократно превышает регламент стандарта (по ГОСТ Р 53136 - 1-5 %), комплексом сухих гнилей - в среднем 18 % (по стандарту -0,5-1.%), бактериальными инфекциями - в среднем 2,2 % (по стандарту - не

более 1 %) (табл. 2).

Активатором эпифитотического процесса сухих гнилей являются механические повреждения клубней: коэффициент корреляции составил г=0,69±0,21. В картофелеводческих хозяйствах региона количество клубней с механическими повреждениями колеблется от 10 до 50 %, что способствует распространению сухих гнилей (Пилипова и др., 2003).

Таким образом, вредные организмы существенно ухудшают фитосани-тарное состояние посадок картофеля, нарушая формирование всех элементов структуры урожая. Фитопатогены преимущественно с К(Кг)-стратегией жизненного цикла снижают параметры всех трёх элементов структуры урожая. Развитие и распространённость ризоктониоза, сухих и бактериальных гнилей протекает с превышением ЭПВ и регламентов стандартов. Виды преимущественно с г(гК)-стратегией жизненного цикла являются наиболее вредоносными во второй и третий критические периоды, нарушают формирование столонов и массы клубней. Превышение ЭПВ отмечается по малолетним сорнякам и фитофторозу в эпифитотийные годы.

4. Эффективность фундаментальных и оперативных приёмов зашиты картофеля от вредных организмов

Для доведения параметров элементов структуры урожая картофеля до оптимальных значений требуется ограничить влияние сообщества вредных организмов на культуру. С этой целью была проведена оценка эффективности

фундаментальных и оперативных приёмов защиты картофеля от вредных организмов с учётом их эволюционно-экологических стратегий (К, г) и тактик жизненных циклов (размножения, выживания, трофических связей).

4.1. Влияние сорта и приёмов оздоровления посадочного материала на фитосанитарное состояние картофеля. Важным приёмом оптимизации фитосанитарного состояния семян и посадок картофеля является возделывание устойчивых сортов, оздоровление сортов методом апикальных меристем.

Изучение устойчивости к ризоктониозу районированных и перспективных сортов, возделываемых в хозяйствах региона, проводили на естественном

Рис. 7 - Развитие ризоктониоза на сортах, в среднем за 1989-2009 гг.: НСР05: развитие ризоктониоза на стеблях - 9,05; повреждённые столоны - 5,68; опавшие столоны - 3,82

Выявлены сорта, поражаемые заболеванием в средней степени: Кемеровский и Ароза (до 20-25 %). Сильно поражались сорта Полёт, Пушкинец, Лина, Елизавета, Тулеевский.

Возделываемые в лесостепи Западной Сибири сорта картофеля имеют разную устойчивость к возбудителю фузариозной гнили (рис. 8). Слабопора-жаемыми были сорта Пушкинец и Ред Скарлет (до 3 %), среднепоражаемыми - Невский, Чародей, Елизавета, Ароза (до 9 %), все остальные можно отнести к сильнопоражаемым (12-17,8 %). Фомозом в сильной степени поражались сорта Берлихинген, Романо, Луговской.

% 20 18 18 14 12 10 8 8 4 2

|

Р!

// У /УУ// //У ' | о фузариозная гниль шфомоэная гниль ]

Рис. 8 - Распространенность сухой фузариозной и фомозной гнилей в лесостепи Западной Сибири (в среднем за 1988-1990,1996-2009 гг.): НСР05 по фузариозной гнили - 5,80; по фомозу - 2,72

Сорта Невский, Чародей, Елизавета, Ред Скарлет, Розара по встречаемости на них бактериальных гнилей можно характеризовать как среднепоражае-мые, распространенность бактериозов находится на уровне 0,9-3,5 % (рис. 9).

% 20

к 18 16 14 12 10 8 6 4 2 0

13 19 5

РЧ

а,ь Ж пв

- -

л я ь,ь 4«

1 29

в -гт- 0,9

И и Ш т* ы м 14-

Рис. 9 - Распространенность бактериозов на клубнях картофеля в лесостепи Западной Сибири (в среднем за 1988-1990, 1996-2009 гг.): НСР05 - 2,94

Выявлены сорта картофеля, предрасположенные к бактериальным инфекциям. Это Романо, Пушкинец, Луговской, Лина, Жуковский - на них распространённость заболеваний в среднем достигала 9-13 %.

Таким образом, сортов, устойчивых к возбудителям болезней с К(Кг)-стратегиями жизненных циклов, мало, поскольку устойчивость к ним в основном является неспецифической. Кроме того, данные фитопатогены адаптированы к таким экологическим нишам, как клубни и почва, способны длительное время выживать в них и заражать картофель на протяжении всего вегетационного периода.

Управление фитосанитарным состоянием в отношении фитофтороза -возбудителя с г-стратегией жизненного цикла - состоит в торможении скорости эпифитотического процесса. Определяющую роль в этом играет устойчивость сорта (рис. 10). Ван дер Планк (1966) отмечал, что имеется прямая зависимость появления и распространения новых специфических рас возбудителя фитофтороза от наличия растений соответствующих генотипов._

7,4

4.9

1.4 -г,* о. а

ги ■ ■

У'/ "V £ О О & ?

Рис. 10 —Распространённость фитофтороза на клубнях в лесостепи Западной Сибири (в среднем за 1988-1990, 1996-2009 гг.): НСР„5 - 2,51

Установлено, что сильнопоражаемыми фитофторозом в условиях региона являются сорта Берлихинген, Кемеровский, Пушкинец, Ароза, Каратоп.

Устойчивость к фитофторозу отмечается для сортов Невский, Луговской, Ро-мано, (распространенность до 0,5 %). У современных зарубежных сортов Ред Скарлет, Розара поражается ботва, но к уборке, как правило, она засыхает (сказывается фактор скороспелости), поэтому на клубнях фитофтороз встречается в умеренной степени - от 0,4 до 2,0 %.

Развитие альтернариоза зависит от возделываемого сорта: скорость развития заболевания составила на сорте Невский 1,6 % в сутки, на Ред Скарлет -1,1 % в сутки, Ароза — 1,0 % в сутки, тогда как на сорте Тулеевский - 0,4 % в сутки. Проведённые исследования показали, что между развитием альтернариоза и интенсивностью споруляции на листьях картофеля существует положительная корреляционная зависимость, поскольку сорт влияет в первую очередь на тактику размножения фитопатогенов с г(гК)-стратегией жизненного цикла: у сорта Невский (г = 0,96), Ред Скарлет (г = 0,94), Ароза (г = 0,98), Тулеевский (г = 0,47).

Согласно проведённой оценке на устойчивость к комплексу заболеваний, перспективными для возделывания в регионе являются отечественные сорта Невский, Чародей, Елизавета и зарубежные - Ред Скарлет, Розара, Ароза, обладающие комплексной устойчивостью к фитопатогенам с К(Кг)- и г(гК)-стратегиями жизненных циклов.

В устойчивости картофеля к фитофагам доказана роль механизмов морфологического, органогенетического, атрептического, физиологического, ин-гибиторного, оксидативного, некротического и репарационного барьеров им-муногенетической системы растений (Шапиро, 1985; Вилкова, Фасулати, 2001; Вилкова и др., 2003). Чаще всего изучаемые барьеры действуют на тактики трофических связей и размножения фитофагов.

В ходе проведенных нами исследований установлено, что возделываемые сорта картофеля по-разному повреждались проволочником (рис. 11). Свободные от повреждений вредителя клубни преобладали по таким сортам, как Свитанок киевский, Берлихинген, Романо. Сильнее всего фитофаг повреждал клубни сортов Луговской, Идеал, Невский.

-

II

ч

НИ ■_ ял

Свитанок Бер/ихинген Романо Луговской Невский Идеал

киевский_______________

_|□ без повреладений с от 1 до3 ■от4до5 ■ более 5 [_

Рис. 11 - Распространённость язв-ходов проволочника на клубнях картофеля

Метод апикальных меристем позволяет оздоравливать сорта, действуя на тактики выживания и трофических связей фитопатогенов. Отмечено значительное оздоравливание клубней от популяций с К(Кг)-стратегией - возбуди-

телей вирусных, бактериальных инфекций, ризоктониоза, фузариозной гнили (табл. 3).

Таблица 3 - Фитосанитарное состояние картофеля разных ступеней размно-

Показатель Мини-клубни Суперсупер элита Суперэлита Элита Первая репродукция БЭ * % HCPos

Вирусные болезни 1,0* 2,9 6,7 2,9 6,0 68,2-88,3 4,80

Бактериозы 0,6* 1Д 0,0* 2.1 5,0 0-88,0 4,17

Ризоктониоз: погибшие ростки 1,1 6,3 8,0 16,1 6,9 82,5-93,2 11,59

на стеблях 9,7* 22,8* 29,2 37,8 29,0 57,5-74,3 17,41

поврежденные столоны 3,5 14,3 10,0 7,8 11,3 55,1-75,5 12,06

опавшие столоны 2,0 7,4 9,8 6,3 6,9 68,3-79,6 8,69

клубни, заселенные склероциями более 1/10 поверхности 35,0 40,5 51,7 26,5 31,3 0-32,3 43,68

Фузариозная гниль 2,3 1,8 1,3 1,7 4,3 0-46,1 2,82

размножения картофеля

Для миниклубней и элитного материала распространённость вирусных заболеваний сократилась в 8,6-2,4 раза, бактериальных - в 8,3-2,7 раза, сухой фузариозной гнили - в 2,4-3,3 раза, развитие ризоктониоза на ростках, стеблях и столонах - в 2-5 раз. Таким образом, метод апикальных меристем должен стать неотъемлемым элементом фитосанитарных технологий возделывания картофеля, поскольку позволяет оздоравливать сорта, сохраняя этот эффект в течение 3-4 лет.

4.2. Приёмы оптимизации фитосанитарного состояния почв. В оздоровлении почвы от пропагул фитопатогенов фундаментальными являются приемы, действующие на тактики выживания и трофических связей вредных организмов с К(Кг)-стратегией жизненного цикла: продолжительность ротации и насыщенность севооборота картофелем, подбор фитосанитарных предшественников, повышение супрессивности почвы.

Возбудитель ризоктониоза - широко специализированный патоген, однако деление вида на анастомозные группы сужает круг растений-хозяев. Так, на картофеле паразитируют группы Ag3 и Ag4, которые способны выживать в почве в течение 3-4 лет. При перерыве в возделывании картофеля в 2-3 года (насыщенность севооборотов 40-50 %) ризоктониоз развивается в форме эпи-фитотии. Возврат культуры на поле через 5-7 лет (насыщенность - 20-28 %) позволяет снизить количество погибших ростков в 2 раза, повреждение стеблей - в 1,8 раза, количество поврежденных и опавших столонов соответственно в 1,8 и 4,9 раза (табл. 4).

Установлено, что биологическая эффективность насыщенности севооборотов картофелем была низкой в отношении возбудителя фузариозной гнили и составила лишь 34,5 %, поскольку грибы р.Fusarium характеризуются

широкими трофическим связями в агроэкосистемах, что повышает возможность длительного выживания патогена в почве (Попкова и др., 1980; Торопо-ва и др., 2002).

Таблица 4 — Влияние насыщенности севооборотов картофелем на фитосани-тарное состояние картофеля, % (в среднем за 1996-2009 гг.)_

Показатель Короткая ротация (2-3 года) Длинная ротация (5-7 лег) БЭ, % НСР05

Ризоктониоз: погибшие ростки 10,0 4,9 51,0 7,35

поврежденные стебли 36,9 20,2* 45,3 12,56

поврежденные столоны 11,1 6,3 43,2 5,33

опавшие столоны 15,1 3,1* 79,5 6,43

Фузариозная гниль (посадки) 2,9 1,9 34,5 2,94

Кольцевая гниль (клубни) 1,0 0,8 20,0 1,19

Черная ножка (посадки) 3,7 1,3 64,9 3,54

Полученные результаты свидетельствуют о том, что возделывание картофеля с интервалом 5-7 лет позволяет снизить в 1,3-2,7 раза распространённость бактериальных заболеваний, для которых почва является дополнительным фактором передачи.

На выживаемость пропагативных структур фитопатогенов оказывает влияние чередование культур севооборота. Это обусловлено непосредственным влиянием корневых выделений сельскохозяйственных культур на прерывание покоя и жизнеспособность инфекционных структур в почве, а также на селектируемые под покровом различных культур видовой состав и численность микроорганизмов, в том числе и антагонистов (Williams, Schmittenner, 1962; Vruggink, 1976; Lewis, Papavizas, 1984; Чулкина, Чулкин, 1995; Шалдяе-ва и др.,, 2003).

Установлено, что возделывание в севооборотах с картофелем зерновых и зернобобовых смесей позволяет снизить численность гриба Rsolani до 0-5 про-пагул на 100 г почвы. После этих предшественников наблюдали слабое развитие ризоктониоза картофеля на ростках, стеблях и столонах (рис. 12).

% 100 90 80 70 60 50 40 30 20 10 5, 2, 8, 3, 49 2, 1, t 5, 14, 29. 20,4 19 2 1 1

» / f " f J .f -ir с/ У / Jf

Рис. 12 - Биологическая эффективность влияния предшественника (по отношению к картофелю) на развитие ризоктониоза (в среднем за 1989-1995гг.)

В то же время возделывание таких культур, как капуста, огурцы, кукуруза, морковь, пшеница не позволяет уменьшить плотность популяции патогена ниже ПВ: численность возбудителя в почве после этих культур составила от 4 до 20 пропагул на 100 г почвы, что способствует развитию заболевания выше ЭПВ.

Впервые установлено, что возделывание картофеля после сидеральных паров на основе рапса, способствовало снижению распространённости чёрной ножки в посадках в 2,7-18 раз, бактериозов на клубнях - в 1,7-6 раз, сухой гнили - в 2-4,6 раза, ризоктониоза на стеблях — в 2,6-7,4 раза, столонах - в 3,4-26,4 раза (табл. 5).

Таблица 5 — Фитосанитарное состояние посадок картофеля после различных предшественников, ЗАО «Приобское», % (в среднем за 2001-2002 гг.)_

Показатель Капуста Зерновые* Картофель Свёкла Чистый пар Сидераты (рапс) НСР05

Ризоктониоз: погибшие ростки 12,8 6,4 12,9 10,2 2,6 0,3 4,76

на стеблях 37,6 20,9 35,5 27,1 13,3 5,1 11,17

пораженные столоны 11,7 7,3 23,0 5,4 8,0 1,6 5,49

опавшие столоны 12,5 5,3 13,2 2,7* 5,8 0,5 4,24

Фузариозная гниль 2,2 3,5 5,0 5,1 1,0 1,1 2,10

Черная ножка (посадки) 3,3 1,1 3,7 7,4 1,9 0,4 1,56

Бактериозы (клубни) 1,2 0,0 3,7 4,2 0,9 0,7 1,97

* - овес, пшеница

Размещение картофеля после зерновых, капусты, моркови, свёклы, а также повторное возделывание картофеля не оправдано с точки зрения управления фитосанитарной ситуацией, поскольку имеются общие возбудители болезней - р. Fusarium, Erwinia carotovora, (Пересыпкин и др., 1980; Carling, Summer, 1990; Шалдяева, Пилипова, 2001).

Таким образом, на основании полученных данных можно сделать заключение, что продолжительность ротации, подбор фитосанитарных предшественников могут стать эффективными приёмами в управлении фитосанитарной ситуацией от К(Кг)-популяций, выживающих в почве в течение нескольких лет.

Картофель - от всходов до смыкания рядков - имеет низкую конкурентную способность, вследствие чего подавляется сорняками на этих фазах онтогенеза, что влечет снижение урожайности до 75 % (Maykuss, 1985; Шпа-ар, 2004).

Изучение запаса семян сорняков в почве разных севооборотов позволило установить, что в пахотном горизонте кормового севооборота банк семян в 1,4-2,6 раза меньше, чем в почве полевого и овощного севооборотов. Это обусловлено высокой конкурентной способностью возделываемых культур (однолетние, многолетние травы, долголетние культурные пастбища).

Посевы разных сельскохозяйственных культур обладают неодинаковой способностью подавлять сорные растения с различной стратегией жизненного цикла. Например, долголетние культурные пастбища (ДКП) располагаются на

одном поле в течение 5-7 лет. Посевы характеризуются высокой конкурентной способностью в отношении малолетних сорных растений (табл. 6). Таблица 6 - Видовой состав и распространённость сорняков в различных

Видовой состав Кормовой севооборот (по ДКП) Полевой севооборот (по пшенице) НСР05

Просо посевное 1,1 23,2

1 Щетинник зелёный 0 1,2

Просо куриное 0 2,6

Щирица запрокинутая 3,2 5,1

Редька дикая 0 1,5

Всего 43 33,6 6,18

Вьюнок полевой 3,5 1.3

* 3 Осот желтый 0 0,7

Осот розовый 0 0,5

Всего 3,5 2,5 5,68

Согласно полученным данным на поле по ДКП особенно сильно снижалась распространённость малолетних сорняков из-за подавления тактик размножения и выживания. По данному предшественнику их численность была на уровне порога вредоносности и ниже за счёт того, что истощался и слабо пополнялся банк семян в пахотном горизонте.

4.3. Эффективность оперативных приёмов защиты картофеля от вредных организмов. Потери картофеля при хранении в хозяйствах Западной Сибири составляют от 20 до 30 %, а в отдельные годы достигают 50 %, что делает актуальными вопросы сохранности семенного и продовольственного картофеля (Коняева, Шалдяева, 1985; Коняева, Поскольный, 1987; Пилиповаи др., 1999; Шалдяева и др., 2000; Малюга, 2007; Пилипова, Шалдяева, 2012).

Важным способом повышения сохранности клубней является их протравливание. Исследования по подбору эффективных и малоопасных протравителей клубней для Западной Сибири проводились в СибНИИЗХим в 19881990 гг. Установлено, что в наибольшей степени сухие гнили подавлялись препаратами на основе тиабендазола (Текто и его аналоги). С 1997 г. в карто-фелеводческих хозяйствах региона практикуется осеннее протравливание клубней дымовым фунгицидом Вист (табл. 7).

Таблица 7 - Эффективность осенней обработки картофеля дымовым фунгицидом Вист (в среднем по Новосибирской, Кемеровской областям, Алтайскому краю, за 1 997-2004 гг.), %

Показатель Вариант БЭ*, % НСР05

контроль Вист

Без признаков гнилей 60,1 85,2 . _

Всего гнилей, в т.ч.: 39,9 14,8* 62,9 9,71

фузариозная 16,1 4,5* 72,0 7,25

фомозная 6,4 2,0 68,8 5,25

смешанная 8,3 4,2 49,4 10,19

бактериальные 9,1 4,1 54,9 8,57

Установлено, что осеннее протравливание Вистом эффективно действует на фитопатогенов с К(Кг)-стратегией жизненного цикла: при обработке клубней распространённость сухих гнилей снижалась в среднем в 2-3,6 раза.

Препарат ограничивал проникновение патогенов вглубь ткани клубня смешанной гнили в 1,2 раза, фузариозной - в 1,5. При этом наблюдалась тенденция к снижению распространения бактериальных заболеваний.

Защита посадок картофеля от фитофтороза, имеющего г-стратегию жизненного цикла, предусматривает использование фунгицидов в период вегетации, которые подавляют тактики размножения и трофических связей патогена. Эпифитотийное развитие заболевания в условиях региона, в отличие от условий европейской части страны, происходит периодически, следовательно, применение фунгицидов ежегодно не оправдано. Для управления фитосани-тарным состоянием посадок картофеля в отношении фитофтороза и рационального применения фунгицидов возможно использование методики краткосрочного прогноза, оправдываемость которой, по данным наших исследований, была высокой и составила практически 100 %, кроме того, сроки фактического появления симптомов от прогнозируемых не превышали 1-2 дня.

Подавление сорняков в посадках картофеля проводили с помощью гербицидов Зенкор, Агритокс, Лазурит, Раундап, Фюзилад, Гезагард. Отмечали эффективность гербицида Зенкор в подавлении сорных растений в агроэкоси-стемах картофеля, как в год применения (биологическая эффективность 81,7%), так и в последействии (80,2 %) (рис. 13)._

122,2

26,2

Зенкор Зенкор Гезагард

(действие) (последействие)

Рис. 13 - Эффективность применения гербицидов на производственных посадках картофеля, Учхоз «Тулинское», в среднем за 1997-1998 гг.: НСР05 - 18,45

Необходимость изучения последействия Зенкора была вызвана тем, что наблюдалось угнетение зерновых культур (кукурузы, пшеницы), возделываемых вслед за картофелем, в посадках которого применялся данный препарат. Факт последействия остаточных количеств гербицидов или их метаболитов на последующую культуру в литературе отмечался неоднократно (Анпалов, 1973; Любенов, 1975; Стецов, 2009). Высокая биологическая эффективность последействия гербицида позволяет рекомендовать повторное возделывание картофеля при условии соблюдения фитосанитарных регламентов на семенной материал.

Для выявления эффективных приёмов защиты картофеля от проволочника изучали действие инсектицида Базудин, действующего на тактику выживания фитофага (табл. 8).

Таблица 8 - Влияние инсектицида Базудин (д.в. диазинон) на распространённость повреждений клубней проволочником, %

Сорт

Повреждения проволочником

контроль

Базудин

БЭ, %

Невский

35,6

33,3

6,5

Романо

51,1

25,0

51,1

Луговской

67,2

44,4

Свитанок киевский

10,0

33,9

100,0

Идеал

52,6

20,0

62,0

Доля влияния фактора (%): А (сорт)

52,3

В (инсектицид)

34,1

НСР05 по фактору: сорт - 20,24; препарат - 11,69

Применение препарата Базудин позволило снизить поражённость клубней личинками щелкунов на разных сортах в 1,1-2,6 раза. Выявлено, что генетическую устойчивость к проволочнику имел сорт Свитанок киевский, который повреждался фитофагом меньше, чем остальные сорта в 3,6-7,6 раза, а применение инсектицида привело к полному отсутствию ходов проволочника.

Установлено, что влияние возделываемого сорта на повреждённость проволочником было доминирующим фактором и составило 52,3 %, тогда как влияние инсектицида Базудин - 34,1 %.

Таким образом, для управления фитосанитарным состоянием агроэко-систем картофеля следует подбирать приёмы с учетом стратегий и тактик жизненных циклов вредных организмов. Для К(Кг)-видов - это элементы технологии, подавляющие тактики выживания и трофических связей, для г(гК)-видов - приемы, действующие на тактики размножения и трофических связей.

5. Системный подход к управлению фитосанитарным состоянием агроэкосистем картофеля

Концепция интегрированного земледелия аккумулирует в себе агротехнический и агробиологический процесс, качественные улучшения технологий при одновременном сохранении возможностей саморегуляции агроэкосистем. Управление в хозяйствах с интегрированным земледелием направлено:

• на сохранение и повышение плодородия почвы за счёт регуляции физических, химических и биологических свойств комплекса мероприятий на основе результатов почвенных анализов, предотвращения водной и ветровой эрозии и уплотнения почвы почвозащитными методами её обработки;

• на соблюдение здоровых и экономически обоснованных севооборотов, стабилизирующих урожайность и качество продукции;

• на использование селекционного процесса относительно урожайности, качества и, особенно, устойчивости сортов к стрессовым факторам, болезням,

вредителям, сорнякам, а также применение здорового посевного и посадочного материала;

• на соблюдение всех фитосанитарных требований, применение всех доступных и экономически эффективных в конкретных условиях элементов интегрированной защиты растений;

• на максимальную реализацию биологической урожайности за счёт снижения потерь при уборке и хранении.

Приоритет должен быть отдан подъему культуры земледелия, что создаёт реальные предпосылки эффективного использования высокопродуктивных сортов, прогрессивных технологий, возможностей адаптивного ландшафтного земледелия на основе всех известных методов (Захаренко, 2007; Павлюшин, 2010).

Базовая технология возделывания картофеля не содержит специальных приёмов для подавления вредных организмов (Сортовые ресурсы и..., 2005).

Проведённые нами исследования показали, что частота реализации оптимальных фитосанитарных параметров в агроэкосистемах картофеля в лесостепи Западной Сибири низкая, колеблется от 19,1 до 74,1 % (табл. 9).

Таблица 9 — Фитосанитарные параметры агроэкосистем картофеля в лесостепи Западной Сибири (в среднем за 1996-2009 гг.)__

Вредные организмы ЭПВ, ПВ, параметры ГОСТ Количество учётов Частота оптимальных параметров, %

Ризокгониоз: 0,2 пропагулы на 100г

заселённость почвы почвы 81 23,9

заселённость клубней 3-10% 83 41,0

развитие болезни 15% 206 19,1

Фузариоз (клубни) 2-3 % 110 26,4

Фомоз (клубни) 2-3 % 104 63,5

Фитофтороз: посадки 10-20 %

клубни 2-3 % 197 67,0

Черная ножка (посадки) 1-2 % 157 64,9

Кольцевая гниль (клубни) 0-0,5 % 113 28,3

Малолетние сорняки 4-8 шт/м^ 27 63,0

Многолетние сорняки 2-4 шт/м2 27 74,1

Неблагоприятная ситуация в фитосанитарном отношении складывается по развитию ризоктониоза, сухих и бактериальных гнилей при хранении клубней, засорённости посадок.

Общая неудовлетворительная фитосанитарная ситуация в агроэкосистемах картофеля и нарушение таких технологических параметров, как норма и глубина посадки картофеля, приводит к низкой реализации элементов структуры урожая и продуктивности сортов картофеля, возделываемых в регионе (табл. 10).

Таблица 10 - Агробиологические параметры (элементы структуры урожая) картофеля в лесостепи Западной Сибири (в среднем за 1996-2009 гг.)_

Параметр

Густота продуктивных растений, тыс. га

Число столонов на куст, шт.

Число клубней на куст, шт.

Масса клубня /на куст, г

Потенциальная урожайность, т/га

Оптимальное значение

40-50 - товарные 60-70 — семенные _посадки

8-14

5-8

50-80 - семенные 80-150 - товарные _посадки

16,0-48,0

Количество учётов

91 35

272

53

17 17

36

Частота оптимальных параметров, %

70,3 37,1

72,4

96

94,1 23,5

69,4

Результатом исследований и анализа данных стало обоснование концептуальной схемы интегрированного управления фитосанитарным состоянием агроэкосистем картофеля, в которой показана взаимосвязь агробиологического, фитосанитарного и технологического факторов (рис. 14).

Рис. 14-Концептуальная схема управления фитосанитарным состоянием агроэкосистем картофеля и продукционным процессом

Фнтосвннтарный фысгор:

Сообщество вредных организмов

Подавление тактик Р, В, T вредных организмов

Высокая продуктивность картофеля может быть достигнута лишь при интеграции в едином технологическом процессе на каждом поле комплекса приёмов, обеспечивающих формирование оптимальных агробиологических, фитосанитарных и технологических параметров.

Наряду с эффективными фундаментальными и оперативными приёмами защиты, проанализированными ранее, мы предлагаем включить в общую технологию возделывания картофеля в условиях региона технологию прямопо-точной закладки клубней на хранение на фоне их осеннего протравливания и использовать технологию возделывания сидеральных паров на основе ярового рапса, действующих комплексно на фитосанитарный и агробиологический факторы.

Применение технологии хранения картофеля без сортирования на фоне его обязательного осеннего протравливания способствовало созданию более благоприятной фитосанитарной ситуации в партии несортированного карто-

феля, где существенно ниже было распространение механических повреждений и гнилей разной этиологии. По результатам хранения картофеля была рассчитана экономическая эффективность предлагаемой технологии (табл. 11).

Таблица 11 - Фитосанитарные и экономические показатели поточной технологии закладки клубней на хранение (в среднем 1999-2003 гг.)__

Показатель Прямопоточная (без сортирования) Поточная (с сортированием) НСР05

Клубни без признаков гнилей, % 94,8* 83,1 3,93

в т.ч. сухие гнили 4,4* 11,8 5,06

бактериальные гнили 1,1* 5,6 2,72

Механические повреждения, % 7,5* 19,0 6,99

Образование ростков, % 2,0 4,8 6,05

Показатели экономической эффективности

Количество сохраненного картофеля, кг 838 960 -

Полная себестоимость, руб. 2402,75 2377,95 -

Средняя цена реализации 1 т, руб. 3750 3750 -

Выручка от реализации, руб. 3142 3600 -

Прибыль, руб. 739,75 1222,05 -

Уровень рентабельности, % 30,8 51,4 -

Одним из приёмов повышения биологической активности почвы, насыщения её антагонистической микрофлорой, улучшения агрохимического состава и структуры является введение в специализированные севообороты си-деральных паров. Включение рапса в зерновой севооборот повышается урожайность последующих культур на 10-20 %, одновременно улучшается фито-санитарное состояние посевов (Зерфус, 1989; Захаров, 1994; Зудилин, Ельча-нинова, 1997; Шалдяева и др., 2003; Осипович и др., 2005; Власенко, 2006).

Установлено, что через две недели после запашки рапса в условиях региона происходит повышение микробиологической и антагонистической активности почвы в 1,7-8,6 раза. Полученные нами данные о содержании элементов питания в растительных остатках рапса послужили основанием для расчёта эффективности выращивания ярового рапса на сидераты. Согласно проведённому агрохимическому анализу, запашка 25,0 т/га зелёной массы рапса соответствует внесению 164,3 кг/га азота, 47,6 - фосфора и 150,4 - калия.

Механизмы оптимизации и саморегуляции агроэкосистем одной сельскохозяйственной культуры в отношении сообщества вредных организмов требуют разработки защитных мероприятий третьего уровня сложности, которые должны стать составной частью общей технологии возделывания культуры и обеспечить нормальное, присущее сорту, формирование элементов структуры урожая и качества получаемой продукции (Чулкина и др., 1998).

Обобщение собственных и литературных данных позволило обосновать систему управления фитосанитарным состоянием агроэкосистем картофеля в регионе с учётом стратегий и тактик жизненных циклов вредных организмов (табл. 12).

Таблица 12 - Система управления фитосанитарным состоянием агроэкоси-стем картофеля (при превышении ЭПВ, ПВ, регламентов)_

Сообщество вредных организмов Подавление тактик Элементы управления

Я а « >< К(Кг) стратеги Фитопатогены В,Т Карантин растений; устойчивые сорта; метод апикальных меристем; прямопоточная технология уборки; осеннее и весеннее протравливание; соблюдение режимов хранения

и г(гК) стратеги Фитопатогены В Устойчивые сорта; прогноз развития заболевания в посадках

К(Кг) Фитопатогены Т,В Насыщение севооборота не более 20-30 %; повышение супрессивности почв; технология си-деральных паров; фитосанитарный предшественник; глубина посадки

ПОЧВА стратеги Многолетние сорняки В Механическая обработка почвы

Фитофаги Т, В Механическая обработка почвы; применение инсектицидов при посадке

г(гК) стратеги Фитопатогены - Запашка инфицированных растительных остатков

Малолетние сорняки Р Механическая обработка почвы

Фитофаги - -

Фитопатогены В,Т Фитопрочистки

К(Кг) стратеги Многолетние сорняки в Оптимальная норма посадки; применение гербицидов

М V Фитофаги т Устойчивые сорта

ее < Г ) Фитопатогены Р Устойчивые сорта; применение фунгицидов (по прогнозу)

О С г(гК) стратеги Малолетние сорняки р Фитосанитарный предшественник; оптимальная норма посадки; механическая обработка почвы; применение гербицидов

Фитофаги р,т Устойчивые сорта; применение инсектицидов

Система интегрированного управления фитосанитарным состоянием аг-роэкосистем картофеля была апробирована нами в картофелеводческих хозяйствах региона, в том числе в ЗАО «Приобское». Хозяйство расположено в пригородной зоне г. Новосибирска, имеет овощеводческую специализацию, почвы в основном дерново-подзолистые, с низкой супрессивностью (кондук-тивные), картофель выращивается на поливе.

На первом этапе управления для уточнения комплекса вредных организмов на картофеле был проведен мониторинг, который показал, что около 70 % выявленных видов имеют преимущественно К(Кг)-стратегию жизненного цикла. На втором этапе установлены виды, фактическая распространённость которых превышает ПВ, ЭПВ, регламенты. Полученные результаты свидетельствуют, что это также преимущественно К(Кг)-популяции (табл. 13).

На третьем этапе разработана система защитных мероприятий на основе интеграции апробированных фитосанитарных мероприятий с учётом стратегий и тактик жизненных циклов вредных организмов (третий уровень сложности).

Таблица 13 - Сообщество вредных популяций на картофеле ЗАО «Приобское»

К(Кг)-стратеги г(гК)-стратеги

Ризокгониоз (Rhizoctonia solani) + Фитофтороз (Phytophthora infestans) 0

Сухая гниль (Fusarium spp.) + Альтернариоз (Alternaría solani) 0

Фомозная гниль (Phoma exiqua var. foveata, P. exiqua var. exiqua) + Просо посевное (Panicum miliaceum) +

Стеблевая нематода (Ditylenchus destructor) 0 Щирица запрокинутая (Amaranthus retroflexus) +

Кольцевая гниль (Clavibacter michiganen-sis subsp. sepedonictis) + Колорадский жук, Leptinotarsa desem-lineata Say +

Чёрная ножка (Erwinia carotovora subsp. atroseptica) + Луговой мотылёк, Loxostege sticticalis 0

Бурая бактериальная пшль (Ralstonia so-lanacearum) +

Парша обыкновенная (Streptomyces scabies) +

Вирусные заболевания +

Вьюнок полевой (Convolvulus arvensis L.). +

Хвощ полевой (Equisetum arvense L.). +

11 видов - 64,7 % 6 видов -35,3 %

+ Ежегодно вредоносные и широко распространенные; 0 - периодически вредоносные

Система защитных мероприятий была включена в общую технологию возделывания картофеля в календарно-фенологической последовательности (табл. 14).

Таблица 14 — Система управления фитосанитарным состоянием агроэкоси-стем картофеля в ЗАО «Приобское»___

Фитосанитарный приём, включённый в общую технологию Объект воздействия Действие на тактики

Фундаментальные приёмы

Подбор сортов К-виды: сухие гнили, вирусные, бактериозы, стеблевая нематода Т,В

г-виды: фитофтороз Р,Т

Метод апикальных меристем К-виды: сухие гнили, ризокгониоз, вирусные, бактериозы, стеблевая нематода В,Т

Фитосанитарный предшественник, технология сидеральных паров К-виды: сухие гнили, ризокгониоз, бактериозы В,Т

Фитопрочиспси семенных участков (в фазы всходов и бутонизации) К-виды: вирусные, бактериозы В,Р

Десикация ботвы (за две недели до уборки) К-виды:, сухие гнили Т,В

г-виды: фитофтороз Р,В

Оперативные приёмы

Осеннее протравливание клубней (в лечебный период хранения) К-виды: сухие гнили, ризоктониоч, бактериозы В,Т

Применение гербицидов (при превышении ЭПВ) К-виды: многолетние сорняки в

г-виды: малолетние сорняки Р

Применение фунгицидов (по прогнозу) г-виды: фитофтороз Р, т

Применение инсектицидов (при превышении ЭПВ) г-виды: колорадский жук. луговой мотылёк Р,Т

Фундаментальные приёмы (около 70 %) использовали для подавления в первую очередь тактики выживания К(Кг)-популяций, в то время как оперативные в основном применяли для торможения тактики размножения г(гК)-видов в посадках картофеля. При этом необходимость применения пестицидов определяли с учётом ЭПВ и краткосрочного прогноза.

Комплекс фундаментальных и оперативных приёмов, обоснованный исходя из фактической фитосанитарной ситуации, позволил контролировать популяции вредных организмов с разными стратегиями жизненных циклов, оз-доравливая клубни, почву и посадки картофеля (табл. 15).

Таблица 15 - Результат управления фитосанитарным состоянием агроэкоси-стем картофеля в ЗАО «Приобское», % (в среднем за 2001-2005 гг.)_

Показатель Исходное состояние Результат управления Отклонение

Посадки Ризоктониоз: погибшие ростки 14,8 1,2 -13,6

на стеблях 39,1 12,3* -26,8

поврежденные столоны 9,3 2,9 -6,4

опавшие столоны 10,0 1,5 -8,5

выпады от ризоктониоза 2,1 0 -2,1

Вирусные 6,5 0,7** -5,8

Черная ножка 5,9 0,2** -5,7

Сорные растения 23,4 8,8* -14,6

Клубни Здоровые клубни 73,9 98,8 +24,9

Всего гнилых, в т.ч.: 15,6 1,2 -14,4

сухая гниль 2,5 1,2 -1,3

смешанная гниль 7,3 0 -7,3

фомозная гниль 2,5 0 -2,5

бактериальные гнили 3,3 0** -3,3

Ризоктониоз (склероции) 47,1 7,6* -39,5

Парша обыкновенная 34,5 2,6** -31,9

* - Ниже ЭПВ; ** - соответствует ГОСТ 53136-2008

Было отмечено снижение развития ризоктониоза в посадках в 3,4—12 раз, вирусных заболеваний в 9,3 раза, бактериозов более чем в 20 раз, засоренности - в 2,7 раза.

В результате управления фитосанитарной ситуацией в посадках картофеля достоверно отмечали увеличение агробиологических показателей: числа столонов, клубней, биологической урожайности (табл. 16). Таблица 16 — Влияние управления фитосанитарным состоянием на агробиологические показатели картофеля (в среднем за 2001-2005 гг.)

Показатель Исходное состояние Результат управления Отклонение НСР05

Число столонов, шт/куст 9,3 13,5 +4,1 1,53

Число клубней, шт/куст 7,7 10,3 +2,6 2,32

Масса клубня, г 87,8 93,4 +5,6 10,32

Биологическая урожайность, кг/100 кустов 64,9 106,0 +42,1 25,12

Урожайность, т/га 31,9 52,3 + 20,4

Интегрированное управление в системах защиты третьего уровня сложности способствует улучшению фитосанитарного состояния картофеля, позволяет достигнуть планируемых параметров элементов структуры урожая и качества выращиваемых клубней.

ВЫВОДЫ

1. Впервые установлено, что картофелю в лесостепи Западной Сибири причиняет вред сообщество вредных организмов, представленное популяциями с К(Кг)-стратегиями жизненных циклов (72,2 %) и г(гК)-стратегиями жизненных циклов (27,8 %). К(Кг)-популяции включают возбудителей ризокто-ниоза, фузариоза, фомоза, кольцевой и бурой бактериальной гнилей, черной ножки, дитиленхоза, вирусных заболеваний, а также проволочника и многолетние сорные растения, г(гК)-популяции — возбудителей фитофтороза, аль-тернариоза, колорадского жука и малолетние сорняки.

Отмечается значительная распространённость и вредоносность ризокто-ниоза картофеля. Численность возбудителя в почвах региона превышает ПВ в 5-100 раз. Поражение подземных органов картофеля в среднем составляет

23.0-35,8 %. Установлена высокая зависимость развития заболевания от заселённости почвы возбудителем - г = 0,87±0,19, а также от клубневой инфекции в форме склероциев — г = 0,81±0,16. Отклонение от оптимальных параметров по заселенности почвы грибом Кзо1ат составило 76,1 %, по развитию ризок-тониоза - 59-89,1 %.

Выявлено, что в условиях региона клубни в значительной степени инфицированы возбудителями сухих грибных и бактериальных гнилей: распространённость фузариозной гнили в среднем составила 9,5 %, фомоза — 3,4 %; кольцевой гнили - 2,3 % в отдельных случаях доходя до 10-15 %, бурой бактериальной - 0,8%, черной ножки - 1,7 % (в посадках до 8 %), а также стеблевой нематоды - 1,1-19,5%. Отклонение от оптимальных параметров по распространенности фузариоза составило 73,6 %, фомоза — 36,5 %, бактериозов —

35.1-37 %.

В условиях региона фитофтороз проявляется в форме эпифитотийного развития в 33 % случаев, умеренного - 39 %, депрессивного - 28 %. Выявлена высокая зависимость развития фитопатогенов с г(гК)-стратегией жизненного цикла - фитофтороза и альтернариоза - от гидротермических условий вегетационного сезона: для фитофтороза г = 0,72±0,15, для альтернариоза - г = 0,65±0,23.

Численность сорных растений в агроэкосистемах картофеля в 25-35% случаев превышает ЭПВ в 2—5 раз и более. Запас семян сорняков в почвах аг-роэкосистем картофеля меняется от слабого (8,6 и 11,9 млн/га) и среднего (22,5 млн/га) до сильного (82,0 и 346 млн/га).

Из фитофагов потенциальную опасность представляют проволочник, численность которого в почвах часто превышает ЭПВ (5 экз/м2), а распространённость язв-ходов на клубнях может достигать 67%, и колорадский жук, заселяющий растения в фазу всходов на уровне 0,4—3,3%.

Дано экологическое обоснование системы мониторинга вредных организмов с учетом стратегий и тактик их жизненных циклов: для вредных организмов — К(Кг)-стратегов - необходим мониторинг исходного фитосанитарно-го состояния посадочного материала и почв; популяций - г(гК)-стратегов — постоянный мониторинг в посадках, в период вегетативного роста картофеля.

2. Уточнены фактические параметры элементов структуры урожая картофеля в регионе и впервые установлена частота их оптимальной реализации. Густота продуктивных растений меняется от 18 до 112 тыс. растений на гектаре; среднее число столонов - от 8,4 до 14,1 шт. на куст, средняя масса клубня -около 50 г. Установлена зависимость урожайности от количества столонов - г = 0,72±0,22. Частота формирования оптимальных параметров по густоте продуктивных растений в регионе составляет 37-70 %, массе клубней - 23,5-94 %, урожайности — 69,4 %.

3. Популяции с К(Кг)-стратегией жизненного цикла нарушают формирование всех трёх элементов структуры урожая, тогда как популяции с г(гК)-стратегией — только второго и третьего элементов. Густоту продуктивных растений картофеля снижают возбудители ризоктониоза, сухих грибных и бактериальных гнилей, вызывая повреждение ростков и выпады всходов в среднем до 5,5 %. Критическую ситуацию при формировании биомассы и столонов создают сорные растения (превышение ЭПВ по малолетним сорнякам в среднем в 1,7-5,9 раза, по многолетним - 1,9—2,5), колорадский жук, бактериальные, вирусные заболевания, фитофтороз, альтернариоз, ризоктониоз, вызывающий повреждение и гибель столонов (в среднем 19 %). Формирование массы клубней, их семенные и товарные качества нарушают преимущественно фитопатогены и фитофаги, имеющие К(Кг)-стратегию жизненного цикла (около 90 %).

4. Основным приёмом управления фитосанитарным состоянием агроэко-систем картофеля является возделывание устойчивых сортов, подавляющих тактики трофических связей и размножения фитопатогенов с разными стратегиями жизненных циклов. Выявлены сорта с комплексной устойчивостью к фитофторозу, сухим гнилям, бактериозам, стеблевой нематоде - Невский, Чародей, Елизавета, Ред Скарлет, Розара, Ароза. Выявлена сортовая устойчивость к проволочнику для сортов Свитанок киевский, Берлихинген, Романо — доля влияния сорта составила 52,3 %.

5. Эффективным приемом управления фитосанитарным состоянием картофеля, действующим на тактики выживания и трофических связей фитопатогенов с К(Кг)-стратегиями жизненных циклов, является метод апикальных меристем, позволяющий оздоравливать сорта картофеля от вирусных заболеваний (в 1,8-8,6 раза), бактериозов (в 1,9-7,7 раза), фузариозной гнили (в 1,9-3,3 раза), ризоктониоза (в 3—3,5 раза), сохраняя этот эффект в течение 3—4 лет.

6. Показана высокая эффективность протравителей на основе тиабенда-зола (Текто, Титусим, Вист) в отношении К(Кг)-популяций. Осеннее протравливание клубней, подавляя тактики выживания и трофических связей фитопатогенов, достоверно снижало распространённость фузариоза (в 3,6 раза), фо-

моза (в 3,2 раза), бактериозов (в 2,2 раза), вызывало гибель мелких и средних склероциев ризоктонии до 60 % и 22 % соответственно.

Впервые в условиях Западной Сибири внедрена технология осеннего протравливания клубней дымовым фунгицидом Вист, которая показала высокую биологическую эффективность против сухих грибных (68,8-72,0 %) и бактериальных (54,9 %) гнилей. Использование прямопоточной технологии на фоне осеннего протравливания клубней достоверно снижало количество механических повреждений (в 2,5 раза), сохранность материала достигала 96,0 % при уровне рентабельности 51,4 %.

7. Насыщение севооборотов картофелем на уровне 20-28% позволяет управлять фитосанитарным состоянием почв в отношении фитопатогенов с К(Кг)-стратегией жизненного цикла: снижалось развитие ризоктониоза и бактериозов (биологическая эффективность составила 43,2-79,5 и 20-64,9 % соответственно).

Установлено, что запас семян сорняков в почвах кормового севооборота находится на уровне 8,6 млн/га, что в 1,4—2,6 раза меньше, чем в полевом и овощном севооборотах с насыщением их картофелем на уровне 30-50 %. Возделывание долголетних культурных пастбищ, ввиду их высокой конкурентности, достоверно снижало засорённость полей малолетними сорными растениями ниже ЭПВ (в 7,8 раза).

8. Эффективным приёмом защиты картофеля от фитопатогенов, имеющих К(Кг)-стратегии жизненных циклов, является предшественник, действующий на их тактики выживания и трофических связей. Лучшими фитосани-тарными предшественниками для картофеля в регионе являются зерновые (овес, пшеница), зернобобовые (люцерна, вико-овес, донник) культуры, капуста, чистый и сидеральный пары, снижающие развитие ризоктониоза в 4,1-6,9 раза, фузариозной гнили в 2-4,6, бактериозов в 2,8-18,5 раза. Предшественник имеет существенное значение в снижении численности почвенной популяции возбудителя ризоктониоза. Установлено, что заселенность почвы грибом R.solani снижалась после зерновых культур в 6,9 раза, бобовых - в 6,4 раза, многолетних трав — в 3,2 раза, овощных культур — в 1,5 раза, по сравнению с картофелем.

9. Технология сидерального пара на основе ярового рапса оказывает полифункциональное действие на агроэкосистемы картофеля, позволяя оптимизировать их микробиологическое (увеличение групп микроорганизмов в 1,7— 8,6 раза, в т.ч. антагонистов — грибов рода Trichoderma, Trichotecium и Chaetomium, бактерий рода Pseudomonas, Bacillus subtilis), агрохимическое (запашка 25,0 т/га зелёной массы эквивалентна внесению: N-N03 - 164,3 кг/га; P2Os - 47,6 кг/га; К20 - 150,4 кг/га) и фитосанитарное состояние. Достоверно снижалось развитие К(Кг)-популяций: ризоктониоза (в 8,7—43 раза), сухой фузариозной гнили (в 2-4,6 раза), бактериозов (в 2,5—10,5 раза). Отмечено существенное подавление малолетних сорных растений (биологическая эффективность составила 96,6—98,3 %) и снижение их семенной продуктивности.

10. Пестициды в посадках картофеля использовали для подавления тактики размножения вредных организмов, имеющих г(гК)-стратегию жизненного

цикла. В условиях региона для защиты посадок картофеля от фитофтороза применение фунгицидов по прогнозу остаётся экономически эффективным и экологически оправданным приемом. Практическое использование методики краткосрочного прогноза развития фитофтороза на протяжении 14 лет показало её высокую оправдываемость.

Из современных почвенных гербицидов максимальный эффект показал препарат Зенкор, уничтожая сорные растения с разными стратегиями жизненных циклов: биологическая эффективность в год применения препарата составила 81,7 %, при последействии - 80,2 %.

11. Обоснованы и апробированы в хозяйствах Новосибирской области концептуальная схема и система управления фитосанитарным состоянием аг-роэкосистем картофеля, базирующиеся на теоретических принципах управления, концепции К- и г-стратегий жизненных циклов популяций, эффективных фундаментальных (70-80 %) и оперативных (20-30 %) приемах защиты культуры, практическое применение которых позволило повысить урожай культуры в 1,6 раза и качество картофеля за счёт снижения распространённости и вредоносности вредных организмов с разными стратегиями в 3,6-29,5 раза.

ПРЕДЛОЖЕНИЯ ПРОИЗВОДСТВУ

1. Система мониторинга вредных организмов картофеля должна включать:

- контроль распространённости фитопатогенов в посадочном материале для принятия решения и выбора путей его оздоровления;

- контроль возбудителя ризоктониоза в почве для оптимизации севооборотов в специализированных хозяйствах;

- оценку распространенности вредных организмов в посадках картофеля (выпады всходов и их причины, развитие ризоктониоза, чёрной ножки, вирусных заболеваний, распространённость сорняков, альтернариоза, фитофтороза, колорадского жука) для выбора приемов оздоровления посадок и корректировки технологии.

2. Для повышения продуктивности картофеля необходимо доведение элементов структуры урожая до оптимальных параметров:

- густоты продуктивных растений: до 40-50 тыс/га на товарных посадках и 60-70 тыс/га - на семенных;

- числа столонов: 8-14 штук на куст;

- массы клубней: 50-80 г на семенных посадках и 80-150 г-на товарных.

3. Система управления фитосанитарным состоянием агроэкосистем картофеля должна строиться на интеграции приёмов, приводящих к оздоровлению посадочного материала, почвы, посадок культуры:

- для хозяйств западносибирского региона рекомендуются к возделыванию сорта с комплексной устойчивостью - Невский, Лина, Чародей, Елизавета, Ред Скарлет, Розара, Ароза;

- оздоровление сортов от фитопатогенов с К(Кг)-стратегией методом апикальных меристем 1 раз в 3—4 года;

- прямопоточная технология закладки картофеля на хранение на фоне обязательного его осеннего протравливания клубней дымовым фунгицидом Вист в дозе 10 г/т в лечебный период хранения картофеля;

— насыщение севооборотов картофелем не более 20-30%, по фитосани-тарным предшественникам — овес, вико-овсяная смесь, костёр, чистый пар, си-деральный пар;

— при распространении склероциальной формы ризоктониоза на клубнях (более 10 %) посадка на глубину не более 6-8 см.

ОСНОВНЫЕ ПУБЛИКАЦИИ ПО МАТЕРИАЛАМ ДИССЕРТАЦИИ

Публикации в изданиях, рекомендованных ВАК РФ

1. Шалдяева, Е.М. Ризоктониоз картофеля: склероциальный индекс / Е.М. Шалдяева, Ю.В. Пилипова // Защита и карантин растений. - 1998. -№ 5. С. 16-17.

2. Шалдяева, Е.М. Вист для обработки клубней / Е.М. Шалдяева, Ю.В. Пилипова // Картофель и овощи. - 2000. - №5. - С.12.

3. Шалдяева, Е.М. Дымовой фунгицид защищает картофель / Е.М. Шалдяева, Ю.В. Пилипова, К.Г. Першилин, В.П. Беккер //Агро XXI век. - 2002. - №6. -С. 9-10.

4. Пилипова, Ю.В. Новое в закладки картофеля на хранение в Сибири / Ю.В. Пилипова, Е.М. Шалдяева, Г.Л. Забелина, Т.А. Чуйкина // Картофель и овощи. - 2003. - № 6. - С. 15.

5. Шалдяева, Е.М. Для снижения вредоносности проволочника и ризоктониоза / Е.М. Шалдяева, Ю.В. Пилипова // Защита и карантин растений. -2003.-№ 6.-С. 29-30.

6. Пилипова, Ю.В. Ризоктониоз картофеля в северной лесостепи Приобья. I. Патогенез ризоктониоза картофеля при разных факторах передачи возбудителя // Ю.В. Пилипова, Е.М. Шалдяева, В.А. Чулкина // Вестник защиты растений. - 2004. - № 2. - С. 62-67.

7. Шалдяева, Е.М. Использование ярового рапса в качестве сидерата на посадках картофеля / Е.М. Шалдяева, Ю.В. Пилипова, М.П. Шатунова // Агро XXI век. - 2004. - № 1-6. - С. 33.

8. Шалдяева, Е.М. Ризоктониоз картофеля в северной лесостепи Приобья. I. Углубленная пятнистость // Е.М. Шалдяева, Ю.В. Пилипова // Вестник защиты растений. - 2005. -№ 3. - С. 91-94.

9. Пилипова, Ю.В. Эффективность прогноза фитофтороза картофеля в Западной Сибири // Ю.В. Пилипова, Е.М. Шалдяева // Вестник НГАУ. - 2011. -№17. - С. 41-46.

10.Пилипова, Ю.В. Фитофтороз картофеля в Западной Сибири // Ю.В. Пилипова, Е.М. Шалдяева // Вестник НГАУ. - 2012. -№ 24. - С. 10-16.

Статьи в сборниках и материалах конференций

11. Шалдяева, Е.М. Развитие ризоктониоза картофеля в условиях засухи / Е.М. Шалдяева, Ю.В. Пилипова // Науч.-техн. бюл. / СО ВАСХНИЛ, СибНИИЗХим. - 1990. - № 2. - С. 33-37.

12. Шалдяева, Е.М. Снижение численности почвенной популяции Rhizoctonia solani Kuhn при использовании протравленного посадочного материала / Е.М. Шалдяева, Ю.В. Пилипова // сб. науч. трудов СО ВАСХНИЛ. - Новосибирск, 1991. - С. 95-98.

13. Малюга, A.A. Изучение антагонистической активности бактерий р. Pseudomonas против возбудителей сухих гнилей и ризоктониоза / Ю.В. Пилипова, A.A. Малюга // Материалы конф. молодых ученых, посвящённой 26-легию СО РАСХН. - Новосибирск, 1996. - С. 12-13.

14. Коняева, Н.М. Совершенствование методики и оценка на устойчивость к ризоктониозу перспективных сортов и гибридов картофеля / Н.М. Коняева, Г.П. Шушакова, Ю.В. Пилипова, H.H. Енина // Селекция и семеноводство сельскохозяйственных культур: сб. науч. трудов СО РАСХН. - Новосибирск, 1996. -С. 109-119.

15. Пилипова, Ю.В. Действие температуры на скорость роста изолятов Rhizoctonia solani, относящихся к Ag3 / Ю.В. Пилипова, Е.М. Шалдяева // Материалы конф. молодых ученых, посвящённой 26-летию СО РАСХН. — Новосибирск, 1996.-С. 17-18.

16. Шалдяева, Е.М. Биологические особенности возбудителя углублённой пятнистости на картофеле / Е.М. Шалдяева, Ю.В. Пилипова // Проблемы АПК в условиях рыночной экономики: юбилейная региональная науч.-практ. конф. - Новосибирск, 1996. - С. 76.

17. Шалдяева, Е.М. Влияние осенней обработки клубней дымовым фунгицидом Вист на возбудителей грибных болезней картофеля /Е.М. Шалдяева, Ю.В. Пилипова, М.П. Демчихина // Актуальные вопросы агроэкологии в интегрированных системах защиты растений: материалы международ, науч.-практ. конф. - Пенза, 1999. - С. 63-65.

18. Шалдяева, Е.М. Защита картофеля при хранении в Западной Сибири / Е.М. Шалдяева, Ю.В. Пилипова, К.Г. Першилин // Вредители и болезни растений: международ, сб. науч. трудов. - Новосибирск, 2000. — С. 70-73.

19. Чулкина, В.А. Агротехнический метод — основа технологий защиты растений / В.А. Чулкина, Е.Ю. Торопова, Ю.В. Пилипова // Проблемы сельскохозяйственной экологии: докл. и тезисы докл. науч.-практ. конф. - Новосибирск, 2000. - С. 28-29.

20. Пилипова, Ю.В. Развитие ризоктониоза картофеля при повторном возделывании культуры /Е.М. Шалдяева, Ю.В. Пилипова // Вредители и болезни растений: международ, сб. науч. трудов. — Новосибирск, 2001. — С. 61—63.

21. Пилипова, Ю.В. Изучение сибирской популяции возбудителя фомоз-ной гнили в условиях протравливания картофеля дымовым фунгицидом Вист / Ю.В. Пилипова, Е.М. Шалдяева, И.В. Заверткина // Вредители и болезни растений: международ, сб. науч. трудов. - Новосибирск, 2001. - С. 63-65.

22. Чулкина, В.А. Сравнительный анализ фитосанитарного состояния почв

в агроэкосистемах яровой пшеницы и картофеля в северной лесостепи При-обья // В .А. Чулкина, Е.Ю. Торопова, Ю.В. Пилипова // Агротехнический метод в защите растений от вредных организмов: материалы 2-й науч.-практ. конф., посвященной 80-летию Кубанского ГАУ. - Краснодар, 2002. - С. 76-77.

23. Шалдяева, Е.М. Оптимизация фитосанитарного состояния посадок картофеля при использовании ярового рапса в качестве сидеральной культуры / Е.М. Шалдяева, Ю.В. Пилипова, М.П. Шатунова // Защита растений в Сибири: сб. науч. трудов. - Новосибирск, 2003. - С. 77-83.

24. Шалдяева, Е.М. Сидеральный рапсовый пар как элемент фитосанитар-ной технологии возделывания картофеля / Е.М. Шалдяева, Ю.В. Пилипова, М.П. Шатунова // Повышение устойчивости и эффективности агропромышленного производства в Сибири: наука, техника, практика: материалы науч.- практ. конф. - Кемерово, 2003. - С. 35-37.

25. Пилипова, Ю.В. Прямопоточная технология хранения картофеля // Ю.В. Пилипова, Е.М. Шалдяева, Т.А. Чуйкина //Повышение устойчивости и эффективности агропромышленного производства в Сибири: наука, техника, практика: материалы науч.-практ. конф. - Кемерово, 2003. - С. 37-38.

26. Шалдяева, Е.М. Сидеральный рапсовый пар - эффективный прием снижения засоренности агроценозов / Е.М. Шалдяева, Ю.В. Пилипова // Агротехнический метод защиты растений от вредных организмов: материалы науч.-практ. конф. - Кемерово, 2003. - С. 249-251.

27. Шалдяева, Е.М. Оптимизация фитосанитарного состояния овощных и специализированных севооборотов в Западной Сибири Е.М. Шалдяева, Ю.В. Пилипова, М.П. Шатунова // Фитосанитарное оздоровление экосистем: материалы Второго всероссийского съезда по защите растений (5-10 декабря 2005г., С.-Петербург). - Т.1. - С.Пб., 2005. Т.1. - С. 585-586.

28. Шалдяева, Е.М. Склероциальный индекс как обобщенный показатель поражённости клубней картофеля ризоктониозом / Е.М. Шалдяева, Ю.В. Пилипова // Совершенствование современных фитосанитарных технологий: материалы международ, конференции. - Новосибирск, 2005. - С. 49-57.

29. Шалдяева, Е.М. Современные методы мониторинга возбудителя ризоктониоза / Е.М. Шалдяева, Ю.В. Пилипова // Фитосаниатрное оздоровление экосистем: материалы Второго всероссийского съезда по защите растений (5-10 декабря 2005 г., С.-Петербург). - Т.1. - С.Пб., 2005. -С. 120-121.

30. Пилипова, Ю.В. Мониторинг устойчивости сортов картофеля к болезням /Ю.В. Пилипова, Е.М. Шалдяева / Материалы 4 международ, науч.-практ. конф., Краснодар, 13-17 июня. - Краснодар, 2007. -С. 370-371.

31. Биктимирова, Е.А. Эффективность возделывания ярового рапса летнего срока сева в подавлении сорной растительности и почвенных патогенов / Е.А. Биктимирова, Е.М. Шалдяева, Ю.В. Пилипова // Системно-экологическая оптимизация фитосанитарной технологий: сб. науч. трудов, по-свящ. 25-летию Первой в Сибири науч. школы по защите растений. - Новосибирск, 2009. - С. 81-85.

32. Пилипова, Ю.В. Особенности технологии хранения картофеля в Запад-

ной Сибири и её оптимизация / Ю.В. Пилипова, Е.М. Шалдяева // Современные технологии производства и переработки сельскохозяйственной продукции: сб. матер, международ, науч.-практ. конф. / СибУПК; РАСХН, СО - Новосибирск: СибУПК, 2009. - С. 37-41.

33.Пилипова, Ю.В. Роль сорта в технологии возделывания картофеля в условиях Западной Сибири / Ю.В. Пилипова, Е.М. Шалдяева // Современные технологии производства и переработки сельскохозяйственной продукции: сб. матер, международ, науч.-практ. конф. / СибУПК; РАСХН, СО - Новосибирск: СибУПК, 2011.-С.46-51.

34.Пилипова, Ю.В. Устойчивость сортов картофеля к листо-стеблевым инфекциям / Ю.В. Пилипова, Е.М. Шалдяева, Е.С. Верещагина // Аграрная наука - сельскохозяйственному производству Сибири, Монголии, Казахстана и Болгарии: материалы XIV международ, науч.-практ. конф. / Красноярск, 2011.-С. 280-282.

Монографии и учебные пособия

35.Шалдяева, Е.М. Болезни и вредители картофеля. Сорта, способы ускоренного размножения / Е.М. Шалдяева, Ю.В. Пилипова, Л.Б. Белова, С.Х. Вышегуров. - Новосибирск, 2000. - 58 с.

36.Шалдяева, Е.М. Мониторинг ризоктониоза в агроэкосистемах картофеля Западной Сибири: монография / Е.М. Шалдяева, Ю.В. Пилипова. -Новосибирск, 2006. - 195 с.

37.Шалдяева, Е.М. Картофель. Агротехника возделывания. Карантинные объекты / Е.М. Шалдяева, Ю.В. Пилипова, Т.А. Лазарева // Новосибирск: Arpo Лит, 2002. -16 с.

38.Пнлипова, Ю.В. Методы диагностики фитосанитарного состояния картофеля // Ю.В. Пилипова, Е.М. Шалдяева. - Новосибирск, 2003 - 30 с.

39.Пилипова, Ю.В. Болезни картофеля при хранении в Западной Сибири: монография / Ю.В. Пилипова, Е.М. Шалдяева. - НОУ ВПО Центросоюза РФ «СибУПК». - Новосибирск, 2012. - 136 с.

Подписано в печать 29.08.2013 г. Формат 60><84 Vic. Объем 2 п. л. Заказ №61. Тираж 150 экз.

Отпечатано в ГНУ СибНСХБ Россельхозакадемии 630501, Новосибирская обл., пос. Краснообск

Текст научной работыДиссертация по сельскому хозяйству, доктора сельскохозяйственных наук, Пилипова, Юлия Васильевна, Новосибирск

ФГБОУ ВПО НОВОСИБИРСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ АГРАРНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ

На правах рукописи

05201 4501 43

ПИЛИПОВА Юлия Васильевна

ИНТЕГРИРОВАННОЕ УПРАВЛЕНИЕ ФИТОСАНИТАРНЫМ СОСТОЯНИЕМ АГРОЭКОСИСТЕМ КАРТОФЕЛЯ В ЛЕСОСТЕПИ ЗАПАДНОЙ СИБИРИ

06.01.07 - защита растений

Диссертация на соискание ученой степени доктора сельскохозяйственных наук

Научный консультант: Доктор биологических наук, профессор Шалдяева Е.М.

Новосибирск 2013

СОДЕРЖАНИЕ

Стр.

ВВЕДЕНИЕ....................................................................................................................................................................4

ГЛАВА 1. МЕТОДИЧЕСКИЕ ПОДХОДЫ К ВЫПОЛНЕНИЮ ПОСТАВЛЕННЫХ ЗАДАЧ......................................................................................................................................................11

1.1. Характеристика почвенно-климатических условий Западной Сибири. 11

1.2. Объекты и методы исследования................................................................................................13

1.2.1 Лабораторные исследования........................................................................................14

1.2.2 Полевые эксперименты....................................................................................................16

1.2.3.Производственные эксперименты........................................................................18

ГЛАВА 2. МОНИТОРИНГ ВРЕДНЫХ ОРГАНИЗМОВ В АГРОЭКОСИ-

СТЕМАХ КАРТОФЕЛЯ ....................................................................................................................................20

2.1. Состояние изученности вопроса. Вредные организмы в агроэкоси-стемах картофеля......................................................................................................................................................20

2.2. Мониторинг К-стратегов в агроэкосистемах картофеля......................................64

2.3. Мониторинг г-стратегов в агроэкосистемах картофеля........................................87

2.4. Подходы к обоснованию системы мониторинга вредных организмов.. 98 ГЛАВА 3. ЭЛЕМЕНТЫ СТРУКТУРЫ УРОЖАЯ КАРТОФЕЛЯ И ВРЕДНЫЕ ОРГАНИЗМЫ, НАРУШАЮЩИЕ ИХ ФОРМИРОВАНИЕ..................104

3.1. Состояние изученности вопроса. Биологические особенности картофеля и элементы структуры урожая культуры..................................................................104

3.2. Получение здоровых всходов оптимальной густоты................................................112

3.3. Формирование биомассы картофеля и оптимального количества столонов........................................................................................................................................................................................................................................121

3.4. Прирост массы клубней и их качество....................................................................................129

ГЛАВА 4. ЭФФЕКТИВНОСТЬ ФУНДАМЕНТАЛЬНЫХ И ОПЕРАТИВНЫХ

ПРИЕМОВ ЗАЩИТЫ КАРТОФЕЛЯ ОТ ВРЕДНЫХ ОРГАНИЗМОВ......................136

4.1. Состояние изученности вопроса. Защита картофеля от вредных

организмов..........................................................................................................................................................................136

4.2 Эффективность фундаментальных приемов защиты картофеля..................157

4.2.1 Фитосанитарная оценка сортов картофеля.......................... 157

4.2.2 Оздоровление сортов методом апикальных меристем............ 174

4.2.3 Влияние насыщенности севооборотов картофелем на популяции вредных организмов.......................................................... 182

4.2.4 Роль фитосанитарных предшественников в оздоровлении агроэкосистем картофеля.................................................................. 187

4.2.5. Влияние севооборотов и предшественника на засоренность

агроэкосистем....................................................................................... 195

4.3. Эффективность оперативных приемов защиты картофеля от

вредных организмов........................................................................ 200

ГЛАВА 5. СИСТЕМНЫЙ ПОДХОД К УПРАВЛЕНИЮ ФИТОСАНИ-ТАРНЫМ СОСТОЯНИЕМ АГРОЭКОСИСТЕМ КАРТОФЕЛЯ.................. 223

5.1. Состояние изученности вопроса.................................................. 223

5.2. Обоснование концептуальной схемы управления фитосанитарным состоянием агроэкосистем картофеля ................................................. 230

5.3. Технология осеннего протравливания картофеля............................ 243

5.4. Управление фитосанитарным состоянием агроэкосистем картофеля с помощью технологии сидеральных паров............................................... 250

5.5. Обоснование и апробация системы интегрированного управления

фитосанитарным состоянием агроэкосистем картофеля............................ 260

ВЫВОДЫ............................................................................... 269

ПРЕДЛОЖЕНИЯ ПРОИЗВОДСТВУ............................................. 274

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ............................................................. 276

ВВЕДЕНИЕ

Картофелеводство в Западной Сибири необходимая отрасль АПК, которая способна полностью обеспечить население региона картофелем собственного производства. Картофель, обладая высокой пластичностью, может произрастать и давать высокие урожаи в суровых природных условиях региона. Однако средняя урожайность культуры в западносибирском регионе составляет в среднем 12,9 т/га (Коршунов, 2006).

Одной из главных причин низкой продуктивности культуры является развитие на картофеле вредных организмов. Потери урожая картофеля от заболеваний в хозяйствах Новосибирской области в период вегетации составляют в среднем 20-25 %, и могут возрастать в эпифитотийные по отдельным заболеваниям годы, потери клубней от гнилей в период хранения достигают 10—30 % и более (Защита картофеля от основных болезней.. , 1984; Коняева, 1986; Шалдяева, Пи-липова, 2006; Малюга, 2007; Пилипова, Шалдяева, 2012).

Современное растениеводство в России характеризуется недостаточной стабильностью фитосанитарного состояния. Это подтверждается периодическими вспышками массового размножения вредителей, эпифитотий болезней и широким распространением в посевах сорной растительности (Новожилов, 1997).

Причины низкой продуктивности картофеля и его качества в условиях региона заключаются в неудовлетворительном фитосанитарном состоянии семенного материала и почв, в ограниченном сортименте устойчивых и толерантных сортов картофеля, низкой супрессивности зональных почв, характерной для зоны с резко континентальным климатом: высокими температурами воздуха и почвы в период всходов и клубнеобразования, ранними заморозками, низки ми температурами в период уборки, и отсутствии систематического мониторинга вредных организмов и т.д.

Разрешение сложившейся ситуации видится в разработке системы управления вредными организмами, которая должна строиться на принципах интегрированной защиты растений с использованием всех доступных приемов и методов

для сдерживания численности вредных объектов ниже порога, вызывающего экономические потери (Новожилов, Фадеев, 1984; Захаренко, 1997).

Эффективные подходы к управлению процессами развития и эволюции аг-робиоценоза осуществляются преимущественно за счет достижений в области селекции комплексно устойчивых сортов, агротехники и конструирования агро-экосистем, адресного применения химических, а также биологических средств защиты растений с учетом экономической и экологической целесообразности, использования всех пригодных в конкретных условиях методов защиты, причем не от каждого вида вредителя или возбудителя, а от всего комплекса вредных организмов (Новожилов 1997).

В качестве теоретической основы управления фитосанитарным состояние агроэкосистем картофеля нами была взята концепция о стратегиях жизненных циклов (К- и г-), разработанная американской школой экологов (MacArthur, Wilson, 1967; Одум, 1986; Пианка, 1981). В последствии эволюционные адаптации растений, включая сорные виды, фитофагов и фитопатогенов также стали согласовывать со стратегиями и тактиками их жизненных циклов (Миркин, 1985; За-хваткин, Попов, 1985; Дьяков, 1992; Чулкина, и др. 1998; Дьяков, 1998; Захват-кин, 2001; Торопова, 2005; Стецов, 2007)

Развивая концепцию жизненных стратегий вредных организмов, Сибирской научной школой по защите растений предложены и обоснованы основные эволюционно-экологические тактики: размножения, выживания и трофических связей (Чулкина, Торопова, Стецов, 1998).

Управление фитосанитарным состоянием одной культуры строится по трем уровням сложности: от низшего - контролирования отдельных популяций к высшему - контролированию сообщества вредных организмов одной культуры. Все уровни оптимизации фитосанитарного состояния агроэкосистем связаны между собой, хотя решают самостоятельные задачи. При этом должен соблюдаться основной принцип системного подхода, согласно которому анализ биологических систем и управление ими должно идти от высших уровней к низшим.

Цель работы - разработать систему интегрированного управления фитоса-нитарным состоянием агроэкосистем картофеля и формированием оптимальных параметров элементов структуры урожая.

Задачи исследований:

- уточнить структуру сообщества вредных организмов и стратегии их жизненных циклов в агроэкосистемах картофеля лесостепи Западной Сибири;

- определить фактические параметры элементов структуры урожая картофеля в условиях региона и установить влияние вредных организмов на их формирование;

- исследовать эффективность фундаментальных и оперативных приёмов оздоровления семенного материала, почв и посадок картофеля в подавлении вредных организмов с разными стратегиями жизненных циклов.

- обосновать систему управления фитосанитарным состоянием агроэкосистем картофеля в условиях лесостепи Западной Сибири.

Исследования выполнены лично автором совместно с другими исследователями в ГНУ СибНИИЗиХ Россельхоз.-академии согласно государственным программам Россельхозакадемии: по теме 0..51.05.Н1 «Усовершенствовать методики прогнозирования динамики популяций и сигнализации сроков проведения защитных мероприятий», по договору 104 «Обобщить материалы по экономическим порогам вредоносности вредных организмов на зерновых, зернобобовых культурах и картофеле и дать рекомендации по их использованию», по заданию 03.01.Н «Разработать методы мониторинга возбудителей болезней в системе почва - посевы - воздушная среда», в ФГБОУ «Новосибирский государственный аграрный университет» по теме «Мониторинг, прогноз и оптимизация фитосани-тарного состояния растительных сообществ Сибири».

Научная новизна. Уточнена структура сообщества вредных организмов картофеля в условиях лесостепи Западной Сибири с преобладанием популяций с К(Кг)-стратегией жизненного цикла. Определены методологические подходы к разработке системы мониторинга сообщества вредных организмов картофеля.

Впервые проанализированы стратегии жизненных циклов возбудителей кольцевой гнили (Clavibacter michiganensis subsp. sepedonicus), черной ножки (Erwinia carotovora subsp. atroseptica), бурой бактериальной гнили (Ralstonia solanacearum), дитиленхоза (Ditylenchus destructor), вирусных заболеваний.

Показана приуроченность сообществ?! вредных организмов к критическим фазам развития картофеля, оценена их роль в формировании элементов структуры урожая и продуктивности культуры. Определены коэффициенты сходства Жаккара для сообщества вредных организмов в регионе. Оценена устойчивость районированных и перспективных сортов картофеля к вредным организмам с разными стратегиями жизненных циклов в условиях региона. Показана эффективность фундаментальных (оздоровление посадочного материала картофеля методом апикальных меристем, фитосанитаркые предшественники, насыщенность севооборотов картофелем) и оперативных приёмов (протравливание семенного материала картофеля, применение пеститдидов в посадках картофеля) в подавлении развития вредных организмов с разными стратегиями жизненных циклов. Для рационального применения фунгицидов против фитофтороза апробирована методика прогноза заболевания в условиях лесостепи Западной Сибири и показана её высокая оправдываемость.

В условиях лесостепи Западной Сибири выявлена полифункциональность технологий осеннего протравливания картофеля дымовым фунгицидом Вист и сидерального пара на основе ярового рапса., практическое применение которых позволяет управлять фитосанитарным состоянием агроэкосистем картофеля и продукционным процессом культуры.

Положения, выносимые на защиту..

1. Концепция К- и г- стратегий жизненных циклов вредных организмов как теоретическая и методологическая основа разработки системы мониторинга и прогноза их развития в агроэкосистемах картофеля.

2. Сообщество вредных организмов на картофеле как фактор снижения количественных и качественных параметров элементов структуры урожая культуры.

3. Эффективность фундаментальных и оперативных приёмов защиты картофеля в отношении вредных организмов с разными стратегиями жизненных циклов.

4. Обоснование системы интегрированного управления фитосанитарным состоянием агроэкосистем картофеля с учетом стратегий жизненных циклов вредных организмов.

Практическая ценность и реализация результатов исследований. Уточнена распространённость и вредоносность популяций фитопатогенов, сорных растений и фитофагов в агроэкосистемах картофеля лесостепи Западной Сибири.

Установлены фактические параметры элементов структуры урожая картофеля в регионе и частота их оптимальной реализации.

Изучена устойчивость районированных и перспективных сортов картофеля к вредным организмам, выявлены сорта с комплексной устойчивостью к фитопа-тогенам, фитофагам и фитогельминтам.

Показана эффективность метода апикальных меристем в оздоровлении картофеля от фитопатогенов с К-стратегией жизненного цикла.

Установлено, что насыщение севооборотов картофелем на уровне 20-28% в условиях региона приводит к снижению в агроэкосистемах картофеля развития вредных организмов, имеющих К(Кг)-стратегито жизненного цикла. Оценена фи-тосанитарная роль предшественников картофеля в подавлении вредных организмов с разными стратегиями жизненных циклов.

Внедрены технологии осеннего протравливания (с 1997 г.) и сидеральных паров (с 2002 г.) в хозяйствах Новосибирской, Кемеровской областей и Алтайского края, показана их биологическая и экономическая эффективность.

Оценена оправдываемость краткосрочного прогноза фитофтороза картофеля в условиях лесостепи Западной Сибири. Показана возможность проведения защиты посадок картофеля от заболевания дифференцированно, с учётом их назначения, устойчивости сорта, заражённости посадочного материала, даты появления всходов.

Доказана роль глубины заделки семенных клубней и количества механических повреждений как активаторов патогенеза и эпифитотического процесса ри-зоктониоза и сухих гнилей картофеля.

Результаты исследований используются в учебном процессе в Новосибирском государственном аграрном университете (ФГОУ ВПО «НГАУ»), Сибирском университете потребительской кооперации (НОУ ВПО Центросоюза РФ «Си-6УПК»), для повышения квалификации руководителей и специалистов АПК региона. Технология осеннего протравливания картофеля дымовым фунгицидом Вист удостоена Диплома и Большой Золотой медали Сибирской ярмарки «за применение импортозамещающих технологий по защите картофеля от болезней в период хранения» (2004 г.).

Издано в соавторстве три учебных пособия: «Болезни и вредители картофеля» (2000), «Картофель. Агротехника возделывания, борьба с болезнями, карантинные объекты, сорта» (2002), «Методы диагностики фитосанитарного состояния картофеля» (2003); монографии: «Мониторинг ризоктониоза картофеля в агроэкосистемах картофеля Западной Сибири» (2006) и «Болезни картофеля при хранении в Западной Сибири» (2012).

Апробация результатов. Материалы диссертационной работы докладывались на конференции молодых учёных, посвященной 26-летию СО РАСХН (1996), региональной научно-практической конференции «Проблемы АПК в условиях рыночной экономики» (Новосибирск, 1996), международной научно-практической конференции «Актуальные вопросы агроэкологии в интегрированных системах защиты растений» (Пенза, 1999), международной конференции «Повышение устойчивости и эффективности агропромышленного производства в Сибири: наука, техника, практика» (Кемерово, 2003), научно-практической конференции «Проблемы сельскохозяйственной экологии» (Новосибирск, 1999), 2-й научно-практической конференции, посвященной 80-летию Кубанского ГАУ «Агротехнический метод в защите растений от вредных организмов» (Краснодар, 2002), II Всероссийском съезде по защите растений «Фитосанитарное оздоровление экосистем» (С.-Петербург, 2005), международной научно-практической кон-

ференции «Современные технологии производства и переработки сельскохозяйственной продукции» (Новосибирск, 2009, 2011).

Личный вклад автора. Автору принадлежат: разработка программ исследований, постановка и проведение полевых и производственных опытов, выполнение основной части экспериментов (90 %), анализ экспериментальных данных, статистическая, экономическая и биологическая оценка результатов исследований, формулирование выводов и рекомендаций производству.

Публикации. Основные положения диссертации опубликованы в журналах «Защита и карантин растений», «Картофель и овощи», «Arpo XXI век», «Вестник защиты растений», «Вестник НГАУ», материалах международных научно-практических конференций, симпозиумов, трудах СО РАСХН, НГАУ. По теме диссертации опубликовано 50 научных и научно-методических работ, в том чис�