26260

Особенности проектирования защиты растений в агроценозах и перспективы ее экологизации

Лекция

Лесное и сельское хозяйство

Лекция Особенности проектирования защиты растений в агроценозах и перспективы ее экологизации Цели и задачи. Проектирование защиты растений в агротехнологиях различных уровней интенсификации. Принципы и возможности экологизации защиты растений. Проектирование защиты растений в агротехнологиях различных уровней интенсификации Проектирование систем защиты осуществляется на основе определения видового состава вредных организмов в рамках агроэкологической группы земель и их потенциальной вредоносности которая устанавливается с помощью...

Русский

2013-08-18

63.5 KB

13 чел.

Модульная единица 2.7.

Лекция «Особенности проектирования защиты растений в агроценозах и перспективы ее экологизации»

Цели и задачи. Развить способность системного подхода к защите растений с учетом реальных перспектив ее экологизации, в особенности биологизации.

Ключевые слова: мониторинг, прогоз фитосанитарного состояния, интегрированный подход, антогонисты фитопатогенов, ловчие культуры, сортовая устойчивость, биопестициды, микробиологические препараты.

Рассматриваемые вопросы

1. Проектирование защиты растений в агротехнологиях различных уровней интенсификации.

2. Принципы и возможности экологизации защиты растений.

3. Метод ловчих культур.

4. Применение биопрепаратов.

Комментарий

1. Проектирование защиты растений в агротехнологиях различных уровней интенсификации

Проектирование систем защиты осуществляется на основе определения видового состава вредных организмов в рамках агроэкологической группы земель и их потенциальной вредоносности, которая устанавливается с помощью долгосрочного и краткосрочного прогноза. Эти показатели определяются как почвенно-климатическими условиями, так и набором возделываемых культур. В зависимости от преобладающих видов вредителей, болезней и сорняков подбираются сорта сельскохозяйственных культур, обладающие толерантностью к выделенным вредным объектам, агротехнические приемы, способствующие снижению их вредоносности, и средства защиты. Последние могут включать химические, биологические препараты, биологически активные вещества (БАВ). Организационно-хозяйственные мероприятия и агротехнические приемы планируются на основе долгосрочного прогноза развития вредных видов. Применение фитосанитарных средств регламентируется фитосанитарной ситуацией, складывающейся в течение периода вегетации, и осуществляется только при превышении экономических порогов вредоносности.

В зависимости от уровня интенсификации агротехнологий формируются системы защиты растений, различающиеся уровнем использования фитосанитарных средств:

1. В экстенсивных технологиях оптимизация фитосанитарного состояния посевов достигается подбором толерантных сортов; чередованием культур и пара в севооборотах; системой основной, предпосевной и послепосевной обработки почвы, обеспечивающей оптимальное сложение пахотного слоя и выравненность поверхности поля, воздушно-тепловым обогревом семян, оптимизацией сроков посева, норм высева, глубины заделки семян. Химические средства защиты применяются эпизодически, в условиях эпифитотий, при вспышках массового размножения вредителей и сорняков, которые могут привести к существенным потерям или даже уничтожению урожая.

2. Второй уровень интенсификации (нормальный) предусматривает, наряду с организационно-хозяйственными и агротехническими мероприятиями по оптимизации фитосанитарного состояния посевов, использование протравителей семян при заражении семенного материала возбудителями заболеваний выше порога вредоносности и гербицидов при высокой засоренности посевов двудольными сорняками. В технологиях подготовки пара одну-две механические обработки целесообразно заменить химической с использованием гербицидов сплошного действия или для удешевления мероприятия - их смесью с противодвудольными препаратами. При опасности возникновения эпифитотий листостеблевых инфекций в период вегетации на семенных и наиболее продуктивных посевах применяются фунгициды. Возможно  использование инсектицидов в случаях вспышек массового размножения вредителей, особенно на всходах культур, в частности, на сахарной свекле, рапсе, ячмене и т.п.

3.  В интенсивных технологиях, обеспечивающих существенное повышение продуктивности культур, вредоносность вредных видов усиливается. В дополнение ко второму уровню в системах защиты здесь применяются гербициды против мятликовых сорняков. Проводится опрыскивание вегетирующих посевов фунгицидами при первых признаках проявления заболеваний. Наряду с защитой всходов от вредителей инсектициды применяются также для защиты вегетативных и генеративных органов. Обязательным приемом следует признать и использование регуляторов роста для предотвращения полегания зерновых. В случаях задержки созревания целесообразно проводить сеникацию.

4. Высокие технологии, обеспечивающие получение продукции требуемого качества при исключении отрицательных воздействий на окружающую среду, значительно усложняют системы защиты. В этом случае необходимо не только осуществлять надзор за состоянием посевов, но и оказывать влияние на примыкающие к ним биотопы – следить за развитием полезной биоты, формировать насаждения таким образом, чтобы обеспечить привлечение на поля паразитов и хищников вредителей, в том числе и с помощью подсева энтомофильных растений (донник, фацелия, пустырник и т.п.). С другой стороны лесополосы и лесные насаждения не должны быть рассадником сорных растений. В основе систем защиты при высоких агротехнологиях лежит использование новых сортов с комплексной устойчивостью к вредным видам, в том числе генмодифицированных, индукторов иммунитета, современных селективных химических и биологических препаратов, новой техники их внесения, учитывающей неравномерность распределения вредных объектов.  Здесь же целесообразно конструировать агроценозы с подсевом ловчих культур с целью отпугивания вредителей либо их привлечения на небольшие площади.

2. Принципы и возможности экологизации защиты растений

Современная концепция защиты растений, имея своей целью обеспечение урожая требуемого качества при снижении затрат на его производство и уменьшении отрицательных действий на окружающую среду, связывает в единое целое использование иммунных сортов, адаптированных агротехнических приемов возделывания, методов биологической борьбы с вредными организмами, и сводит применение химических средств защиты растений к минимуму.

Эта стратегия определяет необходимость системного подхода и связывает экологические требования защиты внешней среды с экономическими целями растениеводства. На базе знаний о взаимосвязях между почвенно-климатическими условиями места выращивания, требованиями культурных растений к ним, агротехническими приемами, вредными и полезными  организмами такой подход наиболее полно реализуется в  рамках адаптивно-ландшафтного земледелия.

Основой систем защиты растений от вредителей, болезней и сорняков должны служить, прежде всего, организационно-хозяйственные и агротехнические приемы, способствующие оптимизации фитосанитарной ситуации в посевах, которые при необходимости снижения вредоносности вредных видов могут дополняться различными биологическими и  химическими методами. Для принятия решений о проведении таких мероприятий проводится мониторинг и прогноз состояния посевов на основе использования порогов вредоносности. Последние зависят от многих факторов, поэтому  принятию решений о необходимости определенных мер борьбы способствует разработка компьютерных моделей.

Использование химических средств регламентируется экономической эффективностью, что значительно ограничивает объемы их применения. С целью экологизации защиты растений следует использовать селективные, щадящие полезную фауну, химические пестициды. Дифференцированное внесение пестицидов в соответствии с неравномерным распределением вредных организмов в агроценозах – это следующий этап в развитии природоохранных технологий. Применение средств с узким спектром действия расширяет шансы биологических препаратов. Для подавления вредителей, особенно на овощных культурах, можно использовать микробные инсектициды (на основе патогенных бактерий или вирусов), которые вызывают не только гибель насекомых, но и снижают их устойчивость к паразитам, хищникам и другим патогенам. Для обработки семян и посадочного материала, а также растений по вегетации в некоторых случаях целесообразно применять препараты на основе микробов - антагонистов фитопатогенов, а также различные биологически активные вещества природного происхождения, которые успешно конкурируют с химическими фунгицидами. Так, в настоящее время для обработки семян пшеницы широко используются препараты на основе псевдомонад, которые выделяют антибиотики, ингибирующие развитие фитопатогенов, а также вещества тритерпенового ряда, выделенные из лапок пихты сибирской.

3. Метод ловчих культур

Используя ловчие культуры, можно значительно снизить объемы и площади применения инсектицидов. Как показали исследования Н.Г. Власенко, ловчая культура семейства капустовых с более коротким вегетационным периодом в сравнении с рапсом, способствует локализации и концентрации насекомых-фитофагов. После заселения ловчей культуры насекомыми, ее обрабатывают инсектицидом для предотвращения расселения вредителей на рапс. При соблюдении всех технологических требований ловчие культуры, занимающие около 10% площади основного посева, вполне надежно защищают рапс от заселения и повреждения его насекомыми-фитофагами при этом расход инсектицида уменьшается на 90%. Для использования в качестве ловчих культур пригодны сурепица и горчица сарептская. Преимуществом первой является возможность одновременного проведения всех технологических операций при посеве. Существенно и то, что эти культуры трудно скрещиваются между собой даже при принудительном опылении, вследствие чего сурепицу можно выращивать до созревания и уборки на маслосемена. Однако ее использование обеспечивает защиту рапса только от рапсового цветоеда. С помощью горчицы  можно защитить посев основной культуры от комплекса специализированных вредителей.  Недостатком  горчицы, как ловчей культуры,  является необходимость более раннего сева, что несколько осложняет технологические операции  по  подготовке почвы и посеву основной культуры, а также необходимость ее скашивания до наступления фазы цветения у рапса с целью предотвращения переопыления.

Выращивание устойчивых сортов в настоящее время рассматривается как основополагающий метод борьбы с болезнями и вредителями, поскольку он прекрасно сочетается с другими способами защиты растений. При наличии сорта с групповой или комплексной устойчивостью и положительной оценки по критерию ЭПВ оказывается возможным лишь соблюдая сортовую агротехнику и дополнительно ничего не предпринимая выйти на желаемый результат, получив защищенный агроценоз. В настоящее время известно достаточно много сортов пшеницы и других культур, обладающих генетической устойчивостью к конкретным возбудителям болезней или вредителям.

В то же время необходимо учитывать, что сортовая устойчивость не обеспечивает абсолютной защиты. Здесь возможно такое же давление отбора, как и при применении пестицидов и, если оно достаточно сильно, быстро появляется определенный биотип, способный выжить на устойчивом сорте. Обычно за 3-5 лет сорт теряет свою устойчивость, что определяет необходимость постоянной селекции на устойчивость к вредным организмам. Для преодоления этого в системе агроценоза, особенно в полевом кормопроизводстве, необходимо формировать полисортовые (сорта с различным типом устойчивости) или поливидовые посевы. Кроме того, для повышения устойчивости растений к вредным организмам целесообразно использовать индукторы иммунитета, а также природные или синтетические регуляторы роста растений.

Все мероприятия по защите растений следует проводить таким образом, чтобы сохранить многообразие и стабильность агроэкосистем для усиления механизмов саморегуляции природной биоты путем создания оптимальных условий для активизации полезных организмов и неблагоприятной обстановки – для вредных. Эти проблемы можно решить лишь с помощью долгосрочной агроэкологической регуляции соотношения вредных и полезных видов в системе рационального природопользования и землепользования. Особую роль здесь играет повышение экологической значимости биотопов, примыкающих к сельхозугодьям - лесополос, микрозаповедников, живых изгородей и т.д., в том числе посев аттрактивных и фуражных культур для дополнительного привлечения энтомоакарифагов. За счет изъятия неперспективных пахотных земель можно создавать биотопы разнообразных видов полезных диких  животных и растений, в том числе за счет интродукции и акклиматизации полезных видов из других местообитаний. Но какую долю площади они должны занимать, какой минимальный размер и какую структуру должны иметь такие биотопы, об этом мнения пока сильно расходятся и наши знания еще недостаточны для обоснованных рекомендаций. Но свою экологическую функцию такие биотопы выполняют только в том случае, если они защищены от сноса пестицидов.

4. Применение биоприпаратов

В России, как и во всем мире, возрастающее внимание уделяется разработке экологически безопасных альтернатив агрохимикатам. В системе биоценотических связей находят свое место инсектицидные, акарицидные, родентицидные и фунгицидные биопрепараты, созданные на основе микроорганизмов с соответствующими хозяйственно ценными свойствами. Технологии производства и применения таких биопрепаратов интенсивно разрабатываются в отечественных институтах и при соблюдении рекомендаций разработчиков они в состоянии стать в определнной мере альтернативой пестицидам химического синтеза, превосходя последние по экологическим, экономическим и социальным показателям. Так, если длительность разработки инсектицидного препарата составляет в среднем 10 лет (как для химического, так и микробиологического), то уже по окупаемости затрат химическое СЗР характеризуется величиной 2,5-5 раз, а микробиологическое (МСЗР) – до 30 раз. Селективность действия химического СЗР – незначительная, тогда как МСЗР – высокая. Напротив, риск выработки резистентности к химическому инсектициду – высокий, а к микробиологическому он практически отсутствует. И, наконец, вредные побочные явления (сюда в первую очередь относятся загрязнения сельскохозяйственной продукции и агроландшафтов) многообразны в случае химических СЗР и незначительны либо вовсе отсутствуют у МСЗР. Проблема заключается в  дефиците таких биопрепаратов как по объемам применения, так и по ассортименту, хотя служба защиты растений остро нуждается в таких средствах.

Эффективное применение биопестицидов против вредителей обусловлено взаимоотношениями между растением, вредителем-фитофагом и патогеном последнего. Очевидно, что применение микробиологического препарата будет удачным в случаях подбора наиболее вирулентного для данного объекта штамма-продуцента и выбора наиболее уязвимой, чувствительной фазы развития вредителя. В каждом конкретном случае эти общие соображения специфически преломляются в соответствующих рекомендациях практике. Так для снижения вредоносности насекомых фитофагов (листогрызущие чешуекрылые, колорадский жук и другие) рекомендуется применение различных биопрепаратов энтомоцидного действия на основе Bacillus thuringiensis (ВТ) в период преобладания личинок младших возрастов (как наиболее восприимчивых к энтомотоксическому и энтомопатогенному действию ВТ). Рекомендуется повторение такой обработки через 7-8 суток для подавления личинок, отрождающихся из яйцекладок более поздних сроков откладки. Такого рода конкретизация рекомендаций, учитывающая экологические особенности, вредоносность и фенологию вредителя с поправкой на условия данного сезона, абсолютно необходимы для успешного использования биопрепаратов. Предлагая рекомендации по применению биопрепаратов против того или иного вредителя (или их комплекса), необходимо исходить из механизма действия данного микробного средства, которое определяется не только видом штамма-продуцента, но и тем, что входит в состав действующего начала препарата. Это могут быть живые микроорганизмы (споры, конидии и другие), токсические метаболиты или сочетание всех этих факторов энтомоцидного действия. Так, при наличии у Bacillus thuringiensis спор, дельта-эндотоксина, а у некоторых разновидностей и термостабильного экзотоксина при конструировании биопрепаратов путем их комбинации из одного и того же штамма ВТ можно получить семь разных препаратов, каждый из которых будет иметь свой механизм действия и, соответственно, свой спектр активности.

Иллюстрацией возможностей биопрепаратов альтернативных пестицидам различного назначения являются разработки ГНУ ВНИИ сельскохозяйственной микробиологии. Преобладающая часть из нижеследующего перечня создана с использованием энтомопатогенной бактерии Bacillus thuringiensis. На ее основе во всем мире разрабатывается наибольшее количество наименований инсектицидных биопрепаратов, поскольку ВТ характеризуется высоким биоразнообразием свойств и ее различные разновидности имеют разный спектр действия. Так, битоксибациллин (БТБ) высоко эффективен против многих (около 70 видов) вредных насекомых. Преимущественно, это листогрызущие чешуекрылые (совки, моли, белянки, шелкопряды, златогузка, американская белая бабочка), а также колорадский жук, паутинные клещи и другие. Новый препарат Бацикол – биоинсектицид избирательного действия, ориентирована на применение в борьбе с жесткокрылыми вредителями-фитофагами: колорадским жуком и другими листоедами (в том числе с крестоцветными блошками), долгоносиками, пьявицей и другими. Все это опасные массовые вредители таких важнейших культур как картофель, крестоцветные овощные, зерновые, ягодники. Бактокулицид также созданный на основе ВТ, эффективен против кровососущих двукрылых – комаров и мошек, имеющих значительное эпидемиологическое и ветеринарное значение, а в сфере защиты растений может использоваться для защиты риса от рисового комарика и промышленной культуры грибов – от шампиньонных комариков сциарид.

К другим препаратам ВННИСХМ относится Бактороденцид – препарат селективного действия для борьбы с мышевидными грызунами, безопасный для человека и нецелевых объектов, и Актинин – препарат на основе стрептомицета, высокоэффективный против паутинных клещей, тлей, а также колорадского жука.

Все перечисленные биопрепараты являются экологически безопасными, безвредными для теплокровных животных и относятся к IV классу опасности. В ряде научных учереждений созданы биосредства на основе энтомопатогенных грибов и их токсинов инсектицидного действия, энтомопатогенных вирусов. В последнее время в фокус внимания науки и практики защиты растений попали также и актиномицеты инсекто-акарицидного действия. Аналогичные тенденции наблюдаютсяи в других странах.

Разумеется, биологические СЗР, включая биопрепараты, при всех их многочисленных преимуществах в аспекте охраны природы не смогут полностью вытеснить химический метод. Однако в целом ряде сфер аграрного сектора применение биосредств признается преимущественным. Сюда относятся: курортные и водоохранные зоны, сырьевые зоны детского и диетического питания, защищенный грунт.

Наглядным примером беспестицидных технологий служит применение биопрепаратов для защиты крестоцветных культур от вредителей. В первый год возделывания капусты при высадке рассады в грунт применяется Бацикол против крестоцветных блошек (комплекс видов p. Phyllotreta). При необходимости на том же участке в конце вегетации применяют Битоксибациллин против листогрызущих чешуекрылых (белянки капустная и репная, совка), поскольку в период выборочного сбора урожая применение инсектицидов нежелательно. На капусте второго года возделывания (семенники) можно использовать Бацикол против рапсового цветоеда. На такой высокорентабельной культуре, как горчица, которая является высокоаттрактивной для вредителей эффективно применение Бацикола как против крестоцветных блошек, так и против восточного горчичного листоеда (с эффективностью свыше 90%), при этом отмечено действие этого препарата также и на снижение численности крестоцветных клопов (эффективность свыше 70%).

Контрольные вопросы

1. Каковы особенности формирования защиты растений в агротехнологиях различного уровня интенсификации?

2.При каких условиях и в какие фазы развития пшеницы применяются ретарданты?

3. При каких условиях и как применяется сеникация?

4. В чем заключается мониторинг и прогноз фитосанитарного состояния посевов?

5. Как соотносится применение химического метода с экономической эффективностью?

6. В чем заключается метод ловчих культур борьбы с вредителями?

7. Каковы перспективы повышения роли устойчивости сортов против болезней и вредителей в защите растений?

8. В чем суть оптимизации инфраструктуры агроландшафтов по фитосанитарным условиям?

9. В чем заключаются преимущества применения микробиологических средств защиты растений перед химическими методами и недостатки?

10. Что представляет собой современный рынок биологических препаратов для защиты растений?


 

А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать

19853. Требования к приготовлению образцов для ПЭМ. Препарирование порошковых материалов. Ультромикротомирование 934 KB
  Лекция 18 Требования к приготовлению образцов для ПЭМ. Препарирование порошковых материалов. Ультромикротомирование. Химическая и электрохимическая полировка. Метод ионнолучевого утонения. Весь процесс электронномикроскопических исследований условно можно разбит...
19854. Принцип работы сканирующих зондовых микроскопов. Пьезокерамические сканеры. Процесс сканирования поверхности в СЗМ 659.5 KB
  Лекция 19 Принцип работы сканирующих зондовых микроскопов. Пьезокерамические сканеры. Процесс сканирования поверхности в СЗМ. Визуализация информации получаемой с помощью СЗМ. Для исследования микрорельефа поверхности и ее локальных физических свойств в последнее д...
19855. Принцип работы сканирующего туннельного микроскопа (СТМ). Получение изображения поверхности в режиме постоянного туннельного тока и в режиме метода постоянной высоты 417.5 KB
  Лекция 20 Принцип работы сканирующего туннельного микроскопа СТМ. Получение изображения поверхности в режиме постоянного туннельного тока и в режиме метода постоянной высоты. Модуляционная методика определения локальной работы выхода. Измерение вольтамперных харак
19856. Принцип действия атомно-силового микроскопа (АСМ). Схема реализации обратной связи в АСМ 878.5 KB
  Лекция 21 Принцип действия атомносилового микроскопа АСМ. Схема реализации обратной связи в АСМ. Параметры кантилеверов в АСМ. Контактные и бесконтактные методики измерения. Атомносиловой микроскоп АСМ был изобретён в 1986 году Гердом Биннигом Кэлвином Куэйтом и Кри...
19857. Принцип действия магнитно-силового микроскопа (МСМ). Квазистатические методики в МСМ 1.67 MB
  Лекция 22 Принцип действия магнитносилового микроскопа МСМ. Квазистатические методики в МСМ. Колебательные методики в МСМ. Магнитносиловой микроскоп МСМ был изобретен И. Мартином и К. Викрамасингхом в 1987 г. для исследования локальных магнитных свойств образцов. Дан...
19858. Принцип действия растрового электронного микроскопа. Схема РЭМ. Понятие увеличения в РЭМ 137.5 KB
  Лекция 23 Принцип действия растрового электронного микроскопа. Схема РЭМ. Понятие увеличения в РЭМ. Детектор электронов. Растровый электронный микроскоп РЭМ является одним из наиболее распространенных аналитических приборов используемых как в исследовательских ла
19859. Понятие контраста в растровом электронном микроскопе. Определение предельного разрешения РЭМ. Формирование топографического контраста в РЭМ 553 KB
  Лекция 24 Понятие контраста в растровом электронном микроскопе. Определение предельного разрешения РЭМ. Формирование топографического контраста в РЭМ. Для того чтобы на экране ЭЛТ можно было наблюдать картину отображения образца необходимо чтобы интенсивность свеч
19860. Физические основы рентгеновского микроанализа. Количественный рентгеновский микроанализ с использованием метода трех поправок 604 KB
  Лекция 25 Физические основы рентгеновского микроанализа. Количественный рентгеновский микроанализ с использованием метода трех поправок. Как было отмечено ранее при взаимодействии электронного пучка с образцом генерируется характеристическое рентгеновское излуче...
19861. Физические основы метода Оже-электронной спектроскопии. Необходимое оборудование. Модуляционная методика в Оже-электронной спектроскопии 189 KB
  Лекция 26 Физические основы метода Ожеэлектронной спектроскопии. Необходимое оборудование. Модуляционная методика в Ожеэлектронной спектроскопии. В прошлом семестре был подробно рассмотрен процесс Ожеэлектронной эмиссии. Кратко напомним схему образования Ожеэле