Наукові основи регуляції фітосанітарного стану зрошуваних агроекосистем

Abstract

Зрошення є умовою стабільного виробництва сільськогосподарської продукції, особливо це стосується регіонів із недостатнім та не стійким зво- ложенням. До таких належить понад 70% земельних угідь в Україні. Неве- лика кількість опадів за значного надходження теплових ресурсів призводить до того, що ведення землеробства в південному регіоні знаходиться на межі постійного ризику. Відповідно, врожайність культур коливається в широких межах. За таких умов, успішна сільськогосподарська діяльність можлива тільки за рахунок зрошення. Додатковий полив зменшує негативний вплив ґрунтової і повітряної посухи на продукційні процеси культур, оптимізує умови їх вирощування. Встановлено, що врожайність пшениці озимої за додаткового зволоження майже у 2 рази більше, ніж без зрошення, кукурудзи на зерно – у 3,5 рази, соняшнику – в 1,8 рази, сої – в 2,7 рази. Це також стосується й інших культур, які вирощуються на півдні України. Перевага зрошення очевидна навіть за мінімального рівня застосування агроресурсів, тому воно повинно і надалі залишатися пріоритетним напрямом розвитку сільськогосподарського виробництва у степовій зоні України. В умовах зрошення в зв’язку зі змінами екологічного фону агробіоце- нозів значно зростають потреби в ефективності та надійності застосовуваних засобів та методів захисту рослин. На сьогодні виникла гостра потреба в оновленні та доповненні матеріалів, що стосуються оцінки фітосанітарної ситуації і розуміння процесів, які відбуваються в посівах зернових культур. Водночас здійснення діагностики та моніторингу патогенних організмів є обов’язковою умовою для удосконалення систем захисту, в яких і надалі істотна роль залишається за використанням хімічних засобів. У дисертаційній роботі проаналізовано та узагальнено стан і результати досліджень вітчизняних та зарубіжних учених щодо застосування пестицидів в інтегрованих системах захисту рослин, шляхів їх міграції та пов’язаних з цим екологічних ризиків, біодеградації пестицидів у ґрунтових та водних системах, оцінки гострої та хронічної токсичності методами біотестування, екологічних принців створення меліоративних систем. Обґрунтовано актуальність і необхідність проведення досліджень за темою дисертаційної роботи. Проведено аналіз впливу інсектицидів групи неонікотиноїдів на Daphnia magna, Еisenia fetida і мікрофлору грунту. Показано, що хронічний сублетальлний вплив імідаклоприду та інших представників групи неонікотиноїдів на зростання і розмноження дафнідів є наслідком гальмування функції харчування цих організмів. Для Daphnia magna пригнічення розмноження було більш чутливим і показовим чинником для впливу на популяцію, ніж пряма летальність. Виявлено, що неонікотиноїди імідаклоприд і клотіанідін мають високу і середню небезпеку по відношенню до Daphnia magna, відповідно. Інші неонікотиноїди в рекомендованих концентраціях становили низьку або нульову небезпеку. По відношенню до дощових черв'яків найбільш небезпечним виявився клотіанідін. Тіаклоприд є слаботоксичним, а тіаметоксам - практично не токсичним. Відзначено, що кращою формою рухової активності для виживання черв'яків є реакція горизонтальної міграції із зони забруднення в чистий грунт. Встановлено, що група фосфатмобілізувальніх бактерій збільшувала свою чисельність під дією всіх неонікотіноідніх інсектицидів: тіаметоксаму, тіаклоприду і клотіанідіну. Найбільше пригнічувалось зростання популяцій мікроорганізмів, що відносяться до міксоміцетів, які виявилися найбільш чутливими до дії неонікотиноїдів в мікробіомі грунту в умовах зрошення. Високу цитотоксичность проявили протруйники, які складалися з: каптан, 350 г / л + карбендазим, 150 г / л, флудіоксоніл, 25 г / л + металаксил- М, 10 г / л і флутриафол, 37,5 г / л + тіабендазол, 25 г / л + імазаліл, 15 г / л. Вони придушували проліферативну активність меристематичних клітин, що призводило до деякої затримки ростових процесів в паростках сої. Зміни в режимі зволоження грунту, викликані проведенням поливів, привели до трансформації структури комплексу личинок коваликів, а саме домінування видів Agriotes sputator L. і Agriotes obscurus L., які віддіють перевагу зволоженим грунтам, тоді як на богарі більша частка в комплексі належить Agriotes gurgistanus Fald. , Agrypnus murinus L. Зрошення посівів методом дощування є вагомим фактором в обмеженні чисельності гусениць совок. Гусениці совок молодших поколінь L1-L2 більш уразливі до дії зрошення в посівах кукурудзи. При дощуванні максимально знижується чисельність яєць совки озимої і ранніх стадіях розвитку шкідни- ка. Зниження частки шкідника щодо умов без зрошення становило 6,8-67,7%. Відзначено, що видовий склад фітофагів зрошуваних посівів пшениці ідентичний видовому складу, вихзначеному для даної культури при відсутності зрошення, проте кількісне співвідношення видів істотно відрізнялося. Більш високу чисельність личинок клопа-черепашки, попелиць і личинок трипсів спостерігали на зрошуваних посівах. Фітопатогенний комплекс соняшнику на зрошенні характеризувався великою різноманітністю. До його складу входили септоріоз, фомоз, іржа, фомопсис, біла гниль і фузаріозна гниль. У той же час на ділянках без зрошення було зафіксовано ураження лише трьома хворобами - септороізом, іржею і фомозом. Встановлено, що в умовах достатньої вологості на соняшнику домінують септоріоз і фомоз. В умовах посухи спостерігався більш інтенсивний розвиток іржі. Зрошення, в комплексі з іншими агроприйомами, є ключовим фактором інтенсифікації ростових процесів і формування продуктивності посівів кукурудзи. Застосування інсектицидів через систему крапельного зрошення є перспективним напрямком в захисті рослин і може успішно використовуватись для захисту посівів від різних видів комах-фітофагів. Перевагою таких систем є можливість швидкого застосування пестицидів у зручний для сільгоспвиробника час, незалежно від погодних умов. В умовах Південного Степу України використання інсектицидів одночасно з крапельним зрошенням за рахунок локального їх внесення забезпечувало високу ефективність препаратів проти основних шкідників томатів, кукурудзи, капусти, сої, пшениці, подовжувало тривалість токсичної дії в порівнянні зі способом обприскування. За зрошення застосування на сої, кукурудзі, фунгіцидів груп сторобілурінов і триазолов забезпечувало захист від хвороб листя на рівні 83- 94%, на томатах - до 52%, на моркви - 53-93%. За результатами отриманих експериментальних даних розроблені технології застосування пестицидів на посівах кукурудзи, томатів і сої, які передбачають застосування пестицидів разом з поливною водою і додаткову обробку хімічними препаратами протягом вегетації традиційними методами внесення. Проведення додаткових профілактичних обробок методом обприскування дає можливість в стислі терміни підбирати терміни внесення пестицидів в залежності від фітосанітарної ситуації. За результатами проведених досліджень такі технології дозволили отримати прибавку врожаю на кукурудзі на 1,8% більше за класичну технологію внесення засобів захисту рослин, на сої - на 3,3% і на томатах - на 3,4%. Розрахунки економічних показників підтверджують доцільність застосування розробленої технології захисту. Дисертаційна робота є завершеним науковим дослідженням, в якому на основі експериментального вивчення впливу різних способів зрошення на формування ентомокомплексів та фітопатоценозів сільськогосподарських культур, дослідження токсичної дії пестицидів, встановлення ефективності різних способів застосування інсектицидів і фунгіцидів та теоретичного узагальнення одержаних результатів розв’язано актуальну проблему – розробку системи захисту основних сільськогосподарських культур від комплексу шкідників і хвороб в умовах зрошення. Zroshennia ye umovoiu stabilnoho vyrobnytstva silskohospodarskoi produktsii, osoblyvo tse stosuietsia rehioniv iz nedostatnim ta ne stiikym zvo- lozhenniam. Do takykh nalezhyt ponad 70% zemelnykh uhid v Ukraini. Neve- lyka kilkist opadiv za znachnoho nadkhodzhennia teplovykh resursiv pryzvodyt do toho, shcho vedennia zemlerobstva v pivdennomu rehioni znakhodytsia na mezhi postiinoho ryzyku. Vidpovidno, vrozhainist kultur kolyvaietsia v shyrokykh mezhakh. Za takykh umov, uspishna silskohospodarska diialnist mozhlyva tilky za rakhunok zroshennia. Dodatkovyi polyv zmenshuie nehatyvnyi vplyv gruntovoi i povitrianoi posukhy na produktsiini protsesy kultur, optymizuie umovy yikh vyroshchuvannia. Vstanovleno, shcho vrozhainist pshenytsi ozymoi za dodatkovoho zvolozhennia maizhe u 2 razy bilshe, nizh bez zroshennia, kukurudzy na zerno – u 3,5 razy, soniashnyku – v 1,8 razy, soi – v 2,7 razy. Tse takozh stosuietsia y inshykh kultur, yaki vyroshchuiutsia na pivdni Ukrainy. Perevaha zroshennia ochevydna navit za minimalnoho rivnia zastosuvannia ahroresursiv, tomu vono povynno i nadali zalyshatysia priorytetnym napriamom rozvytku silskohospodarskoho vyrobnytstva u stepovii zoni Ukrainy. V umovakh zroshennia v zviazku zi zminamy ekolohichnoho fonu ahrobiotse- noziv znachno zrostaiut potreby v efektyvnosti ta nadiinosti zastosovuvanykh zasobiv ta metodiv zakhystu roslyn. Na sohodni vynykla hostra potreba v onovlenni ta dopovnenni materialiv, shcho stosuiutsia otsinky fitosanitarnoi sytuatsii i rozuminnia protsesiv, yaki vidbuvaiutsia v posivakh zernovykh kultur. Vodnochas zdiisnennia diahnostyky ta monitorynhu patohennykh orhanizmiv ye oboviazkovoiu umovoiu dlia udoskonalennia system zakhystu, v yakykh i nadali istotna rol zalyshaietsia za vykorystanniam khimichnykh zasobiv. U dysertatsiinii roboti proanalizovano ta uzahalneno stan i rezultaty doslidzhen vitchyznianykh ta zarubizhnykh uchenykh shchodo zastosuvannia pestytsydiv v intehrovanykh systemakh zakhystu roslyn, shliakhiv yikh mihratsii ta poviazanykh z tsym ekolohichnykh ryzykiv, biodehradatsii pestytsydiv u gruntovykh ta vodnykh systemakh, otsinky hostroi ta khronichnoi toksychnosti metodamy biotestuvannia, ekolohichnykh pryntsiv stvorennia melioratyvnykh system. Obgruntovano aktualnist i neobkhidnist provedennia doslidzhen za temoiu dysertatsiinoi roboty. Provedeno analiz vplyvu insektytsydiv hrupy neonikotynoidiv na Daphnia magna, Eisenia fetida i mikrofloru hruntu. Pokazano, shcho khronichnyi subletallnyi vplyv imidakloprydu ta inshykh predstavnykiv hrupy neonikotynoidiv na zrostannia i rozmnozhennia dafnidiv ye naslidkom halmuvannia funktsii kharchuvannia tsykh orhanizmiv. Dlia Daphnia magna pryhnichennia rozmnozhennia bulo bilsh chutlyvym i pokazovym chynnykom dlia vplyvu na populiatsiiu, nizh priama letalnist. Vyiavleno, shcho neonikotynoidy imidaklopryd i klotianidin maiut vysoku i seredniu nebezpeku po vidnoshenniu do Daphnia magna, vidpovidno. Inshi neonikotynoidy v rekomendovanykh kontsentratsiiakh stanovyly nyzku abo nulovu nebezpeku. Po vidnoshenniu do doshchovykh cherviakiv naibilsh nebezpechnym vyiavyvsia klotianidin. Tiaklopryd ye slabotoksychnym, a tiametoksam - praktychno ne toksychnym. Vidznacheno, shcho krashchoiu formoiu rukhovoi aktyvnosti dlia vyzhyvannia cherviakiv ye reaktsiia horyzontalnoi mihratsii iz zony zabrudnennia v chystyi hrunt. Vstanovleno, shcho hrupa fosfatmobilizuvalnikh bakterii zbilshuvala svoiu chyselnist pid diieiu vsikh neonikotinoidnikh insektytsydiv: tiametoksamu, tiakloprydu i klotianidinu. Naibilshe pryhnichuvalos zrostannia populiatsii mikroorhanizmiv, shcho vidnosiatsia do miksomitsetiv, yaki vyiavylysia naibilsh chutlyvymy do dii neonikotynoidiv v mikrobiomi hruntu v umovakh zroshennia. Vysoku tsytotoksychnost proiavyly protruinyky, yaki skladalysia z: kaptan, 350 h / l + karbendazym, 150 h / l, fludioksonil, 25 h / l + metalaksyl- M, 10 h / l i flutryafol, 37,5 h / l + tiabendazol, 25 h / l + imazalil, 15 h / l. Vony prydushuvaly proliferatyvnu aktyvnist merystematychnykh klityn, shcho pryzvodylo do deiakoi zatrymky rostovykh protsesiv v parostkakh soi. Zminy v rezhymi zvolozhennia hruntu, vyklykani provedenniam polyviv, pryvely do transformatsii struktury kompleksu lychynok kovalykiv, a same dominuvannia vydiv Agriotes sputator L. i Agriotes obscurus L., yaki viddiiut perevahu zvolozhenym hruntam, todi yak na bohari bilsha chastka v kompleksi nalezhyt Agriotes gurgistanus Fald. , Agrypnus murinus L. Zroshennia posiviv metodom doshchuvannia ye vahomym faktorom v obmezhenni chyselnosti husenyts sovok. Husenytsi sovok molodshykh pokolin L1-L2 bilsh urazlyvi do dii zroshennia v posivakh kukurudzy. Pry doshchuvanni maksymalno znyzhuietsia chyselnist yaiets sovky ozymoi i rannikh stadiiakh rozvytku shkidny- ka. Znyzhennia chastky shkidnyka shchodo umov bez zroshennia stanovylo 6,8-67,7%. Vidznacheno, shcho vydovyi sklad fitofahiv zroshuvanykh posiviv pshenytsi identychnyi vydovomu skladu, vykhznachenomu dlia danoi kultury pry vidsutnosti zroshennia, prote kilkisne spivvidnoshennia vydiv istotno vidriznialosia. Bilsh vysoku chyselnist lychynok klopa-cherepashky, popelyts i lychynok trypsiv sposterihaly na zroshuvanykh posivakh. Fitopatohennyi kompleks soniashnyku na zroshenni kharakteryzuvavsia velykoiu riznomanitnistiu. Do yoho skladu vkhodyly septorioz, fomoz, irzha, fomopsys, bila hnyl i fuzariozna hnyl. U toi zhe chas na diliankakh bez zroshennia bulo zafiksovano urazhennia lyshe troma khvorobamy - septoroizom, irzheiu i fomozom. Vstanovleno, shcho v umovakh dostatnoi volohosti na soniashnyku dominuiut septorioz i fomoz. V umovakh posukhy sposterihavsia bilsh intensyvnyi rozvytok irzhi. Zroshennia, v kompleksi z inshymy ahropryiomamy, ye kliuchovym faktorom intensyfikatsii rostovykh protsesiv i formuvannia produktyvnosti posiviv kukurudzy. Zastosuvannia insektytsydiv cherez systemu krapelnoho zroshennia ye perspektyvnym napriamkom v zakhysti roslyn i mozhe uspishno vykorystovuvatys dlia zakhystu posiviv vid riznykh vydiv komakh-fitofahiv. Perevahoiu takykh system ye mozhlyvist shvydkoho zastosuvannia pestytsydiv u zruchnyi dlia silhospvyrobnyka chas, nezalezhno vid pohodnykh umov. V umovakh Pivdennoho Stepu Ukrainy vykorystannia insektytsydiv odnochasno z krapelnym zroshenniam za rakhunok lokalnoho yikh vnesennia zabezpechuvalo vysoku efektyvnist preparativ proty osnovnykh shkidnykiv tomativ, kukurudzy, kapusty, soi, pshenytsi, podovzhuvalo tryvalist toksychnoi dii v porivnianni zi sposobom obpryskuvannia. Za zroshennia zastosuvannia na soi, kukurudzi, funhitsydiv hrup storobilurinov i tryazolov zabezpechuvalo zakhyst vid khvorob lystia na rivni 83- 94%, na tomatakh - do 52%, na morkvy - 53-93%. Za rezultatamy otrymanykh eksperymentalnykh danykh rozrobleni tekhnolohii zastosuvannia pestytsydiv na posivakh kukurudzy, tomativ i soi, yaki peredbachaiut zastosuvannia pestytsydiv razom z polyvnoiu vodoiu i dodatkovu obrobku khimichnymy preparatamy protiahom vehetatsii tradytsiinymy metodamy vnesennia. Provedennia dodatkovykh profilaktychnykh obrobok metodom obpryskuvannia daie mozhlyvist v stysli terminy pidbyraty terminy vnesennia pestytsydiv v zalezhnosti vid fitosanitarnoi sytuatsii. Za rezultatamy provedenykh doslidzhen taki tekhnolohii dozvolyly otrymaty prybavku vrozhaiu na kukurudzi na 1,8% bilshe za klasychnu tekhnolohiiu vnesennia zasobiv zakhystu roslyn, na soi - na 3,3% i na tomatakh - na 3,4%. Rozrakhunky ekonomichnykh pokaznykiv pidtverdzhuiut dotsilnist zastosuvannia rozroblenoi tekhnolohii zakhystu. Dysertatsiina robota ye zavershenym naukovym doslidzhenniam, v yakomu na osnovi eksperymentalnoho vyvchennia vplyvu riznykh sposobiv zroshennia na formuvannia entomokompleksiv ta fitopatotsenoziv silskohospodarskykh kultur, doslidzhennia toksychnoi dii pestytsydiv, vstanovlennia efektyvnosti riznykh sposobiv zastosuvannia insektytsydiv i funhitsydiv ta teoretychnoho uzahalnennia oderzhanykh rezultativ rozviazano aktualnu problemu – rozrobku systemy zakhystu osnovnykh silskohospodarskykh kultur vid kompleksu shkidnykiv i khvorob v umovakh zroshennia.