6.5. Фитосанитарная оптимизация агроландшафтов

Рис. 37. Климатические зоны на поверхности Земли

1 – средняя годовая температура; 2 – разность осадков и испарения; 3 – площадь

Обратите внимание на зоны увлажнения и засухи. Северное полушарие – преимущественно континентальное.

Пятый уровень сложности систем ИЗР разрабатывается в пределах агроландшафтов против сообществ вредных организмов нескольких севооборотов и агроландшафта природной зоны. В пределах Новосибирской области, например, возникает необходимость разработки систем защитных мероприятий против сообществ вредных организмов в шести природных ландшафтных зонах (южной тайги и подтайги, северной лесостепи, южной лесостепи, лесостепи Приобья, степи), различающихся структурой посевных площадей, видовым составом и численностью вредных организмов.

Разработка систем оптимизации фитосанитарного состояния агроландшафтов проводится в пределах одной природной зоны или всех зон области, края, региона. Тем самым достигается оптимизация фитосанитарного состояния и рациональное использование агроландшафта для получения планируемого сбора продукции в природной зоне. Построение систем мероприятий включает принципы предыдущих уровней сложности и ряд дополнительных принципов.

Принцип адаптивности

Этот принцип состоит в агроэкологическом районировании сельскохозяйственных культур применительно к природным зональным условиям агроландшафтов, способствующем конструированию адаптивных агроэкосистем, обладающих устойчивостью к вредным организмам и механизмами саморегуляции фитосанитарного состояния.

Агроэкологическое районирование регионов начинается с агроландшафтного районирования территорий в рамках адаптивно-ландшафтных систем земледелия, включая следующие показатели: выделение природных сельскохозяйственных провинций, агроландшафтных районов, агроэкологических групп земель, агроэкологических типов земель, административных районов. Определяются агроклиматические характеристики территорий по среднемноголетним значениям суммы эффективных температур (теплообеспеченности) и осадков за год и в период вегетации (влагообеспеченность).

Достаток влаги является одним из решающих факторов эффективного выращивания сельскохозяйственных культур. От объема и распределения осадков, способности почвы накапливать влагу зависит рост и развитие растений. Причем доступная влага зависит от температуры. Для характеристики условий влажности, кроме количества осадков в зимний период (октябрь...март), для основного вегетационного периода (май...август) можно использовать гидротермический коэффициент (ГТК) по Селянинову:

Сумма осадков (май…август)

ГТК = ————————————————————

               0,1 х Сумма температур (май...август)

На основе этого коэффициента по условиям влажности вегетационного периода можно различать следующие зоны (табл. 62).

От условий увлажнения зависит не только способ эффективного землепользования, но и спектр выращиваемых культур и вредных организмов. Как правило, при засушливых условиях на первое место выступают вредители, в то время как в более увлажненных регионах больше вреда приносят фитопатогены.

Таблица 62

Зоны по условиям влажности в период вегетации

Современные научные исследования свидетельствую о том, что принцип адаптивности имеет глобальное значение для повышения физиологической устойчивости, выносливости и конкурентной способности культурных растений ко всем биологическим группам вредных организмов, реализуя самозащиту растений и ограничивая тактику трофических связей вредных организмов. Этот принцип важно сочетать с принципом биологического разнообразия флоры и фауны севооборотов и агроландшафтов.

Принцип адаптивности учитывают при разработке севооборотов на склонах различной экспозиции, где при прочих равных условиях изменяется фитосанитарная ситуация и дифференцируются системы ИЗР. Например, на южных склонах в меньшей степени развиваются листо-стеблевые инфекции (мучнистая роса, септориоз, ржавчинные заболевания), снижается поврежденность колосьев пшеничным трипсом, проволочниками, в то время как поврежденность вредной черепашкой на этих склонах возрастает.

Фитосанитарное состояние посевов изменяется также в зависимости от высоты склона, особенно по почвенным вредным организмам, выживаемость которых зависит от плодородия почв.

На склонах с уклоном более 30 особенно важно залужение земель и подсев нектароносов из многолетних бобовых трав (люцерна, клевер, эспарцет), введение системы минимальной обработки почвы, оптимальной густоты стеблестоя и других элементов фитосанитарных технологий.

Принцип биологического разнообразия

Этот принцип следует реализовывать в двух направлениях: 1) увеличение биологического разнообразия культур в севооборотах и агроландшафтах; 2) увеличение сети природоохранных территорий для сохранения разнообразия  биологических видов – энтомофагов, антагонистов, птиц и других полезных представителей биоценозов.

Значение принципа разнообразия возделываемых растений при конструировании севооборотов показано в предыдущем разделе. На уровне агроландшафтов значительно возрастают возможности реализации принципа увеличения разнообразия полезных видов, особенно энтомофагов и птиц. Основной путь реализации этой задачи состоит в расширении сети естественных экологических микро- и макрозаповедников – накопителей полезной флоры и фауны на площади до 40 % от общей территории ландшафта. Распаханность агроландшафтов не должна, таким образом, превышать 60 %. Важно также расширение площадей под искусственно обогащающими ландшафт длительно цветущей древесной, кустарниковой и травянистой растительностью, повышающей биологическое разнообразие, численность и активность полезной флоры и фауны, включая птиц.

Для эффективного использования атмосферных осадков создают лесонасаждения, которые по В.В. Докучаеву должны составлять 15–18 % от площади агроландшафта против фактических 8 % в современных условиях.

Под микрозаповедники отводят небольшие участки (1 га и более), в том числе различные неудобья, где имеется разнообразие древесно-кустарниковой растительности и разнотравья. На территории микрозаповедников запрещается выпас скота, кошение травы, ограничиваются другие хозяйственные и рекреационные нагрузки. Здесь можно проводить локальный подсев нектароносов, сооружать убежища для хищных насекомых.

Замечено, что заселенность яиц вредной черепашки теленоминами примерно в 5 раз выше на посевах пшеницы, расположенных среди лесных полос, чем в степи. Заселенность яиц проявлялась даже внутри межполосного пространства: на расстоянии 10–50 м от лесной полосы составила 72,0 %, в средине поля – 47,2 %, а в степи – 14,5 %. Численность златоглазок и мух сирфид на посевах, расположенных среди лесных полос, в 4–6 раз выше, чем в степи.

Для усиления концентрации естественных врагов вредителей в состав основных пород и подлеска лесных полос рекомендуется вводить нектароносные растения – клен, липу, рябину, желтую и белую акации, алычу и др. Предложено также опушки или шлейфы вдоль полос шириной 4–5 м не засевать зерновыми культурами, которые в связи с затенением и повышенной влажностью не созревают вовремя, а занимать под многолетние бобовые травы.

Для расширения экологических ниш почвенной и наземной полезной фауны и флоры в полевых экосистемах сельскохозяйственных культур важно, чтобы 15 % периметра их площадей граничило с естественными экосистемами (лес, луг залежь). В условиях лесостепи Западной Сибири естественно вписываются в полевые агроэкосистемы – колки, часть которых в Омской и Новосибирской областях отводилась энтомологом В.С. Гребенниковым под заповедники природной флоры и фауны. По Б.В. Верещагину в лесах сохраняется до 4-х тысяч видов насекомых а в лесных полосах – более 750 видов, среди которых вредные организмы не превышают 1 %. До 2/3 фауны ихневмонид (около 1000 видов), которые отличаются активным продолжительным периодом действия против вредителей, встречается в лесных экосистемах.

Энтомофаги типа ихневмонид и наездников концентрируются также в лесных колках, в лесополосах, на обочинах канав, дорог, на границах между полями. Наличие естественных резерваций такого типа внутри или около агроэкосистем способствует обогащению их энтомофагами в десятки раз. Активизируется фитосанитарная роль птиц. Птица королек съедает в год около 4 млн. мелких насекомых, семья скворца за день – 300 гусениц, а кукушка за один час может уничтожить 100 гусениц.

Считается, что естественные экосистемы, где произрастают нектароносные растения, стабилизирующие численность энтомофагов, должны занимать примерно 10–15 % от всей площади возделываемых культур. В Англии уже 50 лет действует закон, запрещающий распашку и химическую обработку пестицидами участков вдоль дорог, лесополос и лесов, так как на межах полей с разнотравьем концентрируются многие виды пауков, энтомофаги (до 60 %), которые увеличивают численность энтомофагов на прилегающих полях. На примере хлопковых агроэкосистем было выяснено, что для создания механизмов саморегуляции популяций фитофагов сообщества членистоногих в агроэкосистемах должны достигать 300 видов. Однако Г.Я. Бей-Биенко считал, что эти процессы начинаются уже при наличии 20–30 видов. В «хищник – жертва» устанавливается во времени следующая причинно-следственная цепь: размножение жертвы → размножение хищника → резкое сокращение численности жертвы → падение численности хищника → размножение жертвы.

Эта кибернетическая система с отрицательной обратной связью приводит к устойчивому динамическому равновесию. Волны флуктуации хищника и жертвы следуют друг за другом с постоянным сдвигом по фазе, а в среднем численность, как хищника, так и жертвы остается относительно постоянной.

Несмотря на то, что в естественных, а особенно в агроэкосистемах, указанные процессы нарушаются, значение их регулирования при экологической защите растений имеет существенное значение и вполне реально созданием видового и генетического разнообразия растительных сообществ, включая древесные виды лесополос, колков и др.

Лесополосы способствуют привлечению энтомофауны, насекомоядных птиц и грызунов. Сохрание между ними и полями травянистых участков из многолетних бобовых и злаковых трав во многих странах считается составной частью интегрированной защиты растений. По данным немецких ученых, на участках поля шириной 70 м, окаймленных полосами в 6 м из кустарников и деревьев, хищников (клопы, жужелицы) и паразитических перепончатокрылых значительно больше, чем на открытых участках. Возрастает численность нейтральных групп насекомых.

В результате па посевах пшеницы существенно снижается популяция трипсов, злаковых тлей и галлиц, а на посевах сахарной свеклы – свекловичных мух и бобовой тли. Одна личинка журчалки или «божьей коровки» ежедневно уничтожает до 200–300 тлей. Урожайность устойчиво возрастает на 4–8 % без дополнительных затрат.

В Германии дня привлечения и удержания полезных насекомых, пауков и клещей вокруг полей в лесополосах высаживают нектароносные обильно цветущие кустарники: шиповник, боярышник, жимолость.

Необходимо учитывать, что конвейер энтомофильных растений и соединяющие их «экологические коридоры» должны создаваться из местной флоры. Замечено, что для привлечения полезных насекомых эффективна закладка полос с подсевом клевера или смеси из растений с яркими цветами. В табл. 63 приведен пример состава смеси различных видов растений для таких полос.

Таблица 63

Смеси различных видов растений для полос по краям или внутри поля

В настоящее время многократно продемонстрированы преимущества контурного земледелия (обработка склоновых территорий с учетом горизонталей) и лесостепного агроландшафта в степной и полупустынной зонах (полезащитное лесоразведение, сельхозкультура).

Для существования большинства видов диких животных и растений, стабилизирующих агроэкосистемы, необходима определенная пестрота природных условий. В связи с этим, вновь получают права гражданства нераспаханные облесенные участки среди поля, полоски залежных земель, заросшие кустарником и травой обочины дорог. Все эти островки нетронутой земли – не только зоны спасения, микрозаповедники и резерваты для многих видов полезных животных (откуда они будут мигрировать на посевы в поисках вредителей), но и зона «зеленой защиты», препятствующая поступлению с автострад на поля свинца, бензпирена, остатков нефтепродуктов и других загрязнителей. Лесополосы – надежное защитное средство от ветровой эрозии, пыльных бурь, снежных заносов; именно здесь сохраняются гнездовья птиц, а также шмелей и других диких насекомых-опылителей, роль которых в получении полноценного урожая трудно переоценить.

Насекомоядные птицы в сезон размножения потребляют огромное количество насекомых и являются мощным прессом, сдерживающим массовое размножение вредителей. Так, мелкие воробьиные птицы вылетают за добычей несколько сот раз в день! При этом они могут посетить места в радиусе не более 300–400 м от гнезда. Практически на полях птицы обычно контролируют территорию, расположенную в пределах 100–200 м от гнездовий.

В последние десятилетия в мире четко прослеживается тенденция: чем выше техническое и экономическое развитие страны, тем выше доля строго охраняемых природных территорий. В России суммарная площадь заповедников, природных парков и заповедных хозяйств, где сохраняется наиболее полная биота, составляет лишь около 0,5 % площади страны. Между тем именно Россия с ее огромными земельными ресурсами может позволить себе воплотить в жизнь научно-обоснованные нормативы отвода земель под строго охраняемые территории.

Для сохранения полезной биоты целесообразно провести инвентаризацию и кадастр всех сохранившихся неиспользуемых и слабо используемых участков и создать сеть природных охраняемых территорий (заповедников, заказников, природных парков, памятников природы, лесных резерватов, санитарно-защитных и зеленых зон вокруг населенных пунктов и т.д.). В степных агроценозах важными резерватами опылителей, почвообразователей, энтомофагов, а также микробного биоразнообразия являются полезащитные, овражно-балочные, придорожные и другие древесно-кустарниковые насаждения. Их экотопы привлекают многих полезных и редких животных. Конечно, встречаются на этих участках и вредные членистоногие, грызуны, сорные растения. Однако при надлежащем уходе численность их сравнительно невелика, а при использовании специальных приемов (подбор длительно цветущих и дающих съедобные плоды пород, подсев нектароносов, специальных трав и др.) она может быть сокращена до минимума.

В целом уровень «самоконтроля» численности фитофагов в естественных экосистемах в 3–4 раза выше, чем в агроэкосистемах, достигая 30–50 % популяции фитофагов. На примере хищных энтомофагов выяснено, что они редко вызывают гибель более 50 % популяции жертвы, демонстрируя принцип «живи сам и давай жить другим».

Охрана полезной биоты должна проводиться в нескольких направлениях.

Основной путь – рациональная охрана местообитаний биоты и связанных с ними сообществ, которая может быть проведена на базе заповедников общего профиля и специальной сети небольших охраняемых территорий (так называемых микрозаповедников). Предполагается, что сеть микрозаповедников (или энтомологических заказников) в первую очередь должна охватить местообитания тех видов насекомых (или те энтомокомплексы), которые не обитают или слабо представлены на существующих природоохранных территориях. При дальнейшем развитии сети энтомологических заказников и микрозаповедников должны быть обеспечены условия сохранности всех видов насекомых, как минимум, на большей части их ареалов. Организация энтомологических заказников должна быть нацелена на охрану по возможности всей энтомофауны заповедуемого участка, а не только ее отдельной части (например, пчелиных-опылителей люцерны или шмелей), что значительно повысит общую эффективность мероприятия.

Проблемам создания микрозаповедников для охраны насекомых, преимущественно насекомых-опылителей, посвящена специальная литература, в том числе, имеющая методический характер. Так, по мнению Г.Н. Горностаева несколько малых заповедных территорий с точки зрения охраны полезных насекомых предпочтительнее одной, равной им по площади.

Необходимо создание разветвленной сети энтомологических заказников. Накопленный опыт в организации энтомозаказников свидетельствует о перспективности этого направления для охраны популяций диких пчелиных.

Охрана функциональных комплексов пчелиных предусматривает взятие под охрану колоний пчелиных различных видов, опыляющих отдельные энтомофильные сельскохозяйственные культуры. Например, очень важна задача охраны комплекса пчелиных-опылителей люцерны. Практические мероприятия по сохранению этого комплекса разработаны в Омской и Новосибирской областях В.С. Гребенниковым. В каждом хозяйстве с энтомофильными культурами необходимо в обязательном порядке выделение нескольких участков по 1–2 га с местами резерваций опылителей и энтомофагов, где бы отсутствовали обработки пестицидами, распашка, выпас скота, механизированное сенокошение, свалки.

Проблемы сохранения биоразнообразия, повышения эффективности полезной биоты в экологичной защите растений относятся к ключевым, и работы по скорейшей их реализации получают поддержку Российского фонда фундаментальных исследований и Научного совета по государственной научно-технической программе России «Биологическое разнообразие».

Принцип локализации эпифитотических очагов

Этот принцип находит свое дальнейшее и более полное развитие на уровне агроландшафтов природно-экономических регионов РФ, реализуясь в федеральных и межрегиональных программах оптимизации фитосанитарного состояния земледелия и растениеводства России. Указанный принцип находит свое воплощение также в организации карантинной службы, которая располагает разветвленной сетью диагностических лабораторий и таможенных участков для контроля завоза карантинных вредных организмов из сопредельных стран.

Выявление, локализация и последующая нейтрализация источников воспроизводства вредных организмов, факторов их передачи и первичных эпифитотических очагов на уровне агроландшафтов имеет огромное значение для стабилизации фитосанитарного состояния в целом по стране. При локализации эпифитотических очагов важно учитывать дальность распространения вредных организмов, а также направление ветра в период  пространственного расселения вредных организмов как внутри страны, так и за ее пределами.