Значение экологических ниш вредных организмов в
advertisement
ПРОБЛЕМЫ ФИТОСАНИТАРИИ УДК 574.2 Значение экологических ниш вредных организмов в агроэкосистемах В.А. ЧУЛКИНА, Е.Ю. ТОРОПОВА, профессоры Новосибирского государственного аграрного университета И.Г. ВОРОБЬЕВА, декан Сибирского университета потребительской кооперации Н.А. ХОВАЛЫГ, доцент Тувинского государственного университета e)mail: helento@ngs.ru Экологические ниши вредных организмов в агро$ и естественных экосистемах, по образному опреде$ лению Ю. Одума [1], являются «адре$ сом» и «профессией» биологическо$ го вида в сообществах экосистем. Нашей задачей было выявление объективных критериев анализа эко$ логических ниш вредных организмов в агроэкосистемах и определение их связи с методологией экологическо$ го мониторинга, методами и эффек$ тивностью интегрированной защиты растений. В данной статье эти связи рассмотрены на примере вредных организмов двух экологических групп – почвенных, или корне$клуб$ невых, и наземно$воздушных, или листо$стеблевых, которые составля$ ют более 90 % сообществ 17 агроэко$ систем наиболее распространенных полевых культур [2]. К широко распространенным по$ чвенным фитопатогенам относится Bipolaris sorokiniana (Sacc.) Shoe$ maker, экологическая ниша которого представлена в таблице 1. Эпифито$ тиологическую значимость у него имеет вегетативное и бесполое раз$ множение, в то время как половая стадия в природе не выявлена. В жиз$ ненном цикле возбудителя можно выделить экологические ниши пер$ вого порядка, обусловленные пора$ жением органов растения$хозяина, и второго порядка, связанные с выжи$ ванием в окружающей среде. В сезонной и многолетней дина$ мике возбудителя и болезни реша$ ющая роль принадлежит экологи$ ческим нишам второго порядка (поч$ ва, семена), где возбудитель выжи$ вает 3–5 лет и более. Протравлива$ ние семян современными фунгици$ дами ограничивает реализацию эко$ логической ниши на (в) семенах, в то время как инфекционный потенциал возбудителя в почве обусловливает ежегодные многолетние эпифито$ тии болезни [4]. Он представлен не только покоящимися конидиями и мицелием, но и многочисленными хламидоспорами, которые форми$ руются внутри конидий, интеркаляр$ но и апикально на мицелии (рис. 1). Роль хламидоспор возбудителя в эпифитотиологии болезни изучена недостаточно, тогда как между чис$ ленностью конидий и развитием кор$ невых гнилей отмечена тесная пря$ мая связь: r = 0,955 ± 0,02. По этой причине составление фитосанитар$ ных почвенных картограмм по засе$ ленности почв фитопатогеном, ме$ роприятия по оздоровлению почв со$ ставляют основное содержание ин$ тегрированной защиты зерновых культур от обыкновенной корневой гнили. Экологические ниши почвенных фитофагов, например, щелкунов, также тесно связаны с почвой (табл. 2). Не только личинки на про$ тяжении 3–4 лет развиваются в по$ чве, но и яйца, куколки и даже имаго какую$то часть жизненного цикла проводят под комочками почвы и ра$ стительными остатками. Поэтому свойства почвы (влажность, темпе$ ратура, pH, содержание органичес$ кого вещества и др.) очень важны в регулировании экологических ниш во всех фазах жизненного цикла щел$ кунов, а мониторинг фитосанитарно$ го состояния почв является неотъем$ лемым составным компонентом ИЗР. Ò àáëèöà 1 Ý ê î ë î ã è ÷ å ñ ê à ÿ í è ø à B ip o la r is s o r o k in ia n a â à ã ð î ý ê î ñ è ñ ò å ì à õ ç å ð í î â û õ ê ó ë ü ò ó ð Ý ê î ëî ãè ÷åñê àÿ í è ø à È í ô åêö è îí í àÿ ñòðóêòóðà (ï åð è î ä æ è çí åñï î ñî á í î ñòè ) òàêòè êà Ô óí êö è îí àëüí àÿ àêòè âí îñòü ì åñÿö V Ï ÅÐÂÎÃÎ Ï ÎÐßÄKÀ K îðíè: ïåðâè÷íû å, âòîðè÷íû å  åãåòè ð óþ ù è é ì è ö åë è é , ê î í è ä è è Ò, Ð +++ K îëåîïòèëü, ýïèêîòèëü, ëèñòüÿ, ñòåáåëü Òî æå Ò, Ð ++ K îëîñ, çåðíîâêè Òî æå Ò, Ð ÂÒÎÐÎÃÎ Ï ÎÐßÄKÀ Ï î÷âà K îíè äè è , õëàì è äîñïîðû (3 5 ëåò)  +++ È íô èöèðîâàííû å ðàñòèòåëüíû å îñòàòêè Ï î ê î ÿ ù è é ñÿ ì è ö åë è é (1 2 ãî ä à )  +++ (È Ð Î ) Ñ åì åíà Ò î æ å (5 8 ëåò)  +++ Í àçåì íî-âîçäóø íàÿ ñðåäà K îíèäèè Â Ï ðè ì å÷àíè å: + îäíà äåêàäà, Ð ðàçì íîæ åíè å,  âû æ è âàíè å, Ò òðîô è ÷åñêàÿ àêòè âíîñòü. 14 X X I X II, I IX +++ +++ +++ +++ +++ +++ +++ +++ +++ VI V II V III IX +++ +++ +++ +++ + +++ +++ +++ +++ ++ ++ +++ +++ +++ +++ +++ +++ +++ + +++ +++ +++ +++ ПРОБЛЕМЫ ФИТОСАНИТАРИИ К числу почвенных вредных орга$ низмов относятся также многолет$ ние сорные растения. Их экологи$ ческие ниши в агроэкосистемах на примере вьюнка полевого представ$ лены в таблице 3. Экологический фитосанитарный мониторинг развития вьюнка поле$ вого необходимо проводить в фазе семян и всходов, а не вегетативного роста и укоренения, как это делает$ ся в настоящее время. Это будет предупреждать появление много$ летних очагов, а, следовательно, исключать пополнение почвенного банка семян сорных растений и про$ ведения дорогостоящих мероприя$ тий по уничтожению образовавших$ ся очагов. 1. Формирование хламидоспор внутри конидий (слева), на концах и в середине гиф (справа) Ò àáëèöà 2 Ý ê î ë î ãè ÷ åñê è å í è ø è ù åë ê óí î â í à ê à ð òî ô åë å Ô àçà Ý ê î ëî ãè ÷åñê àÿ í è ø à  V +++ Ò, Ð +++ +++ Â Â Ò Â + +++ + +++ +++ +++ +++ òàêòè êà Ï îä ðàñòèòåëüíû ì è îñòàòêàì è, êîì î÷êàì è ïî÷âû , í à ãë óá è í å 1 0 1 5 ñì è á î ë åå Ö âåòóù è å ðàñòåíè ÿ, íàçåì íî-âîçäóø íàÿ ñðåäà (äîïîëíè òåëüíîå ïè òàíè å, ñïàðè âàíè å) ß éöî Ï î÷âà: ïîâåðõíîñòíû é ñëîé, ïîä êîì î÷êàì è, â òðåù èíàõ Ë è ÷ è í ê à Ï î ÷ âà : ì è ãð à ö è ÿ â ñë î å 0 1 0 0 ñì (î ò 3 4 ä î 6 ë åò) Ñ åì åíà, âñõîäû , êëóáíè êàðòîô åëÿ K óê î ë ê à Ï î ÷ âà : ãë óá è í à 8 1 5 ñì È ì à ãî Ô óí êö è îí àëüí àÿ àêòè âí îñòü ì åñÿö VI V II V III IX X +++ + ++ +++ ++ +++ +++ +++ +++ +++ +++ +++ + X I X II +++ I IV +++ +++ +++ +++ Ò àáëèöà 3 Ý ê î ë î ãè ÷ åñê à ÿ í è ø à âüþ í ê à ï î ë åâî ãî Ý ê î ëî ãè ÷åñê àÿ í è ø à òàêòè êà Ñ åì åíà  åð õ óø å÷ í à ÿ ÷ à ñòü ï î á åãà : ñí à ÷ à ë à ô î ð ì è ð óþ òñÿ ö âåòê è â ï à çóõ à õ ë è ñòüåâ, Ð à çàòåì ñåì åíà  îçäóø íàÿ ñðåäà Â Ï î ÷ âà : ãë óá è í à ä î 3 ñì , ä ë è òåë üí î ñòü ñî õ ð à í åí è ÿ ä î 5 ë åò   îðîõ ñåì ÿí êóëüòóðíû õ ðàñòåíèé   ñõîäû K î ð í åî òï ð û ñê î âû é ñî ð í ÿ ê : âñå ë åòî âñõ î ä è ò ñ ãë óá è í û 3 5 ñì , í à ÷ è í à ÿ Ò, Ð ï ð è ò å ì ï å ð à ò ó ð å 6 8 °Ñ . Ð à í î â ç î ø å ä ø è å ï ð î ð î ñ ò ê è ì î ãó ò î á ð à ç î â û â à ò ü ãî ð è çî í òà ë üí û é ï î á åã â òî ò æ å ãî ä . Ì î æ åò ð à çì í î æ à òüñÿ î òð åçê à ì è îòïðû ñêîâ  åãåòà òè âí û é ð î ñò Í àäçåì íàÿ âîçäóø íàÿ ñðåäà (80 200 ñì ) Ò, Ð Ï î ÷ âà : ãë óá è í à ï ð î í è ê í î âåí è ÿ ê î ð í åâî é ñè ñòåì û ä î 1 2 ì . Î òð à ñòà í è å Ò, Ð è ç ñï ÿ ù è õ ï î ÷ åê ñ ãë óá è í û ä î 1 ì . Ì í î ãî ë åòí è å ê óð òè í û è î ÷ à ãè Ô óí êö è îí àëüí àÿ àêòè âí îñòü ì åñÿö V +++ +++ +++ VI V II V III IX ++ +++ +++ + +++ +++ +++ +++ +++ + +++ +++ +++ + +++ +++ +++ +++ +++ +++ +++ +++ +++ X X I X II, I III +++ +++ +++ +++ +++ +++ +++ 15 ПРОБЛЕМЫ ФИТОСАНИТАРИИ Ò à áë è ö à 4 Ý ê î ë î ãè ÷ å ñ ê à ÿ í è ø à âî çáó ä è òå ë ÿ ñ å ï òî ð è î çà â à ãð î ý ê î ñ è ñ òå ì à õ ÿð î âî é ï ø å í è ö û Ý ê î ë î ãè ÷ å ñê àÿ í è ø à È í ô åê ö è îí í àÿ ñòðóê òóðà (ô àçà ð àçâ è òè ÿ ) Ô óí ê ö è îí àëüí àÿ àê òè âí îñòü ì åñÿö VI V II V III IX X òàê òè ê à V Á å ñ ï î ë î å ð à çì í î æ å í è å È í ô è ö è ð î âà í í û å ð à ñ òè òå ë ü í û å î ñ òà òê è ( È Ð Î ) Ñåìåíà Ë è ñ òü ÿ, ê î ë î ñ ÈÐÎ Ñåìåíà Ë è ñ òü ÿ, ê î ë î ñ Í à çå ì í î - âî çä ó ø í à ÿ ñ ð å ä à ÈÐÎ Ë è ñ òü ÿ, ê î ë î ñ Í à çå ì í î - âî çä ó ø í à ÿ ñ ð å ä à Ì èöåëèé: ï î ê î ÿù è é ñ ÿ  +++ +++  +++ Ò, Ð Â +++  +++ Ò, Ð Â +++ Ï î ë î âî å ð à çì í î æ å í è å  +++ Ò, Ð Â +++ + ++ +++ + ++ +++ âå ãå òè ð ó þ ù è é Ï èêíèäû ñ ïèêíîñïîðàìè Ï å ð è òå ö è è ñ ñ ó ì ê à ì è è ñóìêîñïîðàìè Ñóìêîñïîðû Формирование экологических ниш у наземно$воздушных, или ли$ сто$стеблевых вредных организмов отличается от почвенных, или корне$ клубневых. Рассмотрим этот про$ цесс на примере возбудителя широ$ ко распространенного и вредонос$ ного заболевания – септориоза яро$ вой пшеницы (табл. 4). У возбудителя септориоза (Septo ria nodorum Berk.) отсутствуют мно$ голетние эпифитотические очаги в агроэкосистемах яровой пшеницы, а сезонная и многолетняя динамика болезни зависит в значительной мере от гидротермических условий, обусловливающих распространение в наземно$воздушной среде выжив$ ших на инфицированных раститель$ +++ +++ +++ +++ ++ +++ ++ +++ ++ ных остатках аско$ и пикноспор [1]. В целом частота формирования экологических ниш как фитопатоге$ нами, так и фитофагами значитель$ но выше в наземно$воздушной сре$ де (табл. 5). У фитопатогенов особенно резко выражена приуроченность к назем$ но$воздушной среде экологических ниш вирусов, а у фитофагов – фазы имаго. Что касается сорных расте$ ний, то наземные ниши преоблада$ ют у малолетних видов. Покажем это на примере овсюга (табл. 6). В случае овсюга, как и других сор$ ных растений, большое внимание уделяется вредоносности в фазе потребления и выноса питательных веществ и воды, конкурентоспособ$ I IV + +++ +++ +++ +++ +++ +++ ++ +++ +++ +++ + +++ +++ ++ ++ +++ +++ +++ +++ +++ +++ ++ ++ +++ +++ +++ +++ ++ +++ +++ ++ X I X II Òàáëèöà 5 Ï ð è óð î ÷ åí í î ñòü ýê î ë î ãè ÷ åñê è õ í è ø 4 1 0 âè ä î â âð åä í û õ î ð ãà í è çì î â ê ðàçëè ÷íû ì ñðåäàì (% ) Ý ê î ëî ãè ÷åñê àÿ ñðåäà Ò àêñîíîì è÷åñêàÿ í àçåì í îãðóï ï à ïî÷âåííàÿ âîçäóø í àÿ  èðóñû 2 ,2 9 7 ,8 Á àêòåðèè 2 2 ,6 7 7 ,4 Ãðèáû 2 2 ,4 7 7 ,6 Í àñåêîì û å: è ì à ãî 3 4 ,1 1 0 0 ,0 ÿéöî 4 2 ,0 6 5 ,9 ëè÷èíêà 4 3 ,5 7 0 ,3 êóêîëêà 7 3 ,4 2 8 ,4 è ëîæ íîêóêîëêà Ñ îðíû å ðàñòåíèÿ: ì í î ãî ë åòí è å 100 8 5 ,0 îäíîëåòíèå 100 100 Ò àáëèöà 6 Ý ê î ë î ãè ÷ åñê à ÿ í è ø à î âñþ ãà â à ãð î ýê î ñè ñòåì à õ Ý ê î ëî ãè ÷åñê àÿ í è ø à, ï åðè î ä æ è çí åäåÿòåëüí î ñòè òàêòè êà Ô óí êö è îí àëüí àÿ àêòè âí îñòü ì åñÿö IV V Ñ åì åíà Ð Â +++ +++  +++ +++  ñõîäû Ï î ÷ â à , 3 5 ñ ì ( ä î 2 5 ), í à ç å ì í î - â î ç ä ó ø í à ÿ ñ ð å ä à Ò, Ð +++  åãåòà òè âí û é ð î ñò âçð î ñë û õ ð à ñòåí è é Ï î ÷ â à , ãë ó á è í à î ò 0 2 0 ñ ì ä î 1 1 ,5 ì , í à çå ì í î - â î çä ó ø í à ÿ ñ ð å ä à , Ò, Ð + âû ñîòà äî 120 ñì  åð õ óø å÷ í à ÿ ÷ à ñòü ï î á åãà â í à çåì í î é ñð åä å: ñî ö âåòè å, ì åòåë ê à Ï î ÷ â à : ãë ó á è í à 3 1 0 ñ ì ( ä î 2 5 ), î ò 2 3 ä î 5 ë å ò Ñ åì åíà êóëüòóðíû õ ðàñòåíè é , îñîáåííî õëåáíû õ çëàêîâ 16 VI V II V III ++ +++ +++ +++ +++ +++ +++ +++ +++ IX X X I X II, I III +++ +++ +++ +++ +++ +++ ПРОБЛЕМЫ ФИТОСАНИТАРИИ ности с культурными растениями в период вегетативного размноже$ ния. С эпифитотиологической точки зрения мониторинг и система ИЗР должны предусматривать ограниче$ ние преимущественно тактики поло$ вого размножения сорняков и выжи$ вания семян в почве, которые обус$ ловливают сезонную и многолетнюю динамику их численности. Пространственный аспект форми$ рования экологических ниш на со$ временном этапе изучают на конт$ рольных полях (не менее 900 м2), которые выбирают случайным обра$ зом, а также путем наземных и кос$ мических крупномасштабных съе$ мок и наблюдений. В результате со$ ставляются карты территориально$ го распределения вредных организ$ мов. Эти карты опубликованы в ин$ тернете, они нуждаются в уточнении наземными методами учетов и в на$ учном обосновании, учитывая уче$ ние об экологических нишах вред$ ных организмов в естественных и агроэкосистемах [3]. Учение об экологических нишах вредных организмов позволило нам обосновать объекты и методы эко$ логического фитосанитарного мо$ ниторинга и предложить экологи$ чески сбалансированные системы ИЗР по всем экологическим группам вредных организмов (табл. 7). В настоящее время в системах ИЗР доля агротехнических приемов доминирует по всем экологическим группам вредных организмов, со$ ставляя от 64 (наземно$воздушные, Ò àáëèöà 7 Ä î ë ÿ à ãð î òåõ í è ÷ åñê è õ ì åð î ï ð è ÿ òè é â È Ç Ð î ò âð åä í û õ î ð ãà í è çì î â ï î ãð óï ï à ì ýê î ë î ãè ÷ åñê è õ ýê âè âà ë åí òî â Ãðóïïà Ï î÷âåííû å Í àçåì í îâîçäóø í û å Ñ åì åííû å Ò ðàíñì èññèâíû å Ä îëÿ ï ðè åì îâ è ñðåäñòâ â È Ç Ð (% ) àãð îáèîõè ì è òåõí è ëî ãè ÷åñêè õ ÷åñêè õ ÷åñêè õ 8 2 ,8 6 ,9 1 0 ,3 6 4 ,0 8 ,0 2 8 ,0 8 1 ,2 7 5 ,0 6 ,3 0 ,0 1 2 ,5 2 5 ,0 нированием агрометода при эколо$ гическом мониторинге вредных организмов на яровой пшенице обусловил увеличение прибыли с 70,5–98,8 % до 153,2–202,9 %, или в 2 раза. Приведенные данные позволяют сделать вывод, что учение об эколо$ гических нишах вредных организмов, экологический мониторинг вредных организмов по группам экологичес$ ких эквивалентов знаменуют новый, экологически сбалансированный этап в защите растений [3]. 2. Структура сообществ вредных организG мов (среднее по 17 сельскохозяйственным культурам) или листо$стеблевые) до 82,8 % (почвенные, или корне$клубневые). Доля применения пестицидов мак$ симальная по группе наземно$воз$ душных организмов, минимальная – по почвенным. В структуре сообществ вредных организмов по культурам преобла$ дают наземно$воздушные виды (рис. 2), вносящие экологическую дестабилизацию в фитосанитарное состояние агроэкосистем, вызывая необходимость применения пести$ цидов в значительных масштабах. И, наоборот, системы ИЗР против почвенных вредных организмов ста$ билизируют фитосанитарное состо$ яние не только почвы, но и агроэко$ систем в целом, по всем экологичес$ ким группам вредных организмов. При этом первостепенное значение приобретает переход от традицион$ ного биологического мониторинга и применения пестицидов по ЭПВ на экологический мониторинг. В этом случае даже при современном раз$ витии науки агрометод в системах ИЗР по шести (яровая и озимая пше$ ница, озимая рожь, ячмень, овес, рапс) культурам, проанализирован$ ным нами, становится доминирую$ щим [5], составляя от 70,8 % (рапс) до 85,7 % (овес), а доля применения пестицидов существенно сокраща$ ется, не превышая 14,3 % (овес) и 29,2 % (рапс). Анализ хозяйственной и экономи$ ческой эффективности ИЗР с доми$ ЛИТЕРАТУРА 1. Одум Ю. Основы экологии. – М.: Мир, 1975, 742 с. 2. Торопова Е.Ю., Стецов Г.Я., Чулки на В.А. Эпифитотиологические основы систем защиты растений. – Новоси$ бирск, 2002, 579 с. 3. Торопова Е.Ю., Стецов Г.Я., Чулки на В.А. Эпифитотиология. – Новоси$ бирск, 2011, 711 с. 4. Торопова Е.Ю. Экологические осно$ вы защиты растений от болезней. – Но$ восибирск, 2005, 370 с. 5. Чулкина В.А., Торопова Е.Ю., Сте цов Г.Я., Воробьева И.Г., Ховалыг Н.А. Типы фитосанитарного мониторинга как основа для совершенствования интегри$ рованной защиты растений // Защита и карантин растений, 2010, № 12, с. 12–15. Аннотация. Экологические ниши вредных организмов в агро$ и естествен$ ных экосистемах определяют сроки и методы проведения экологического фи$ тосанитарного мониторинга, примене$ ние агрометода для ограничения ниш и оздоровления подземных и надземных органов растений в системе интегриро$ ванной защиты растений. Ключевые слова. Экологические ниши, вредные организмы, экологичес$ кий фитосанитарный мониторинг, агро$ метод, интегрированная система защи$ ты растений. Abstract. Еcological niches of harmful organisms in agro$ and natural ecosystems determine ecological phytosanitary monitoring, limitation measures, plant’s organs health and The Integrated systems of plants protection effectiveness. Keywords. Niches ecological, harmful organisms, ecological phytosanitary monitoring, agro method, integrated system of plant protection. 17
