Для защиты плодовых насаждений от вредителей и болезней за сезон проводят 20-22 защитные обработки. Высокий уровень пес- тицидной нагрузки является фактором не только экологического, но и экономического напряжения (Быстрая, Атабиев, 2017 г.). Кроме того, возникает так называемый «пестицидный синдром», заключающийся в постоянном увеличении количества обработок садов пестицидами, стоимости защитных мероприятий, химическом загрязнении продукции и окружающей среды, но при этом сохраняющий свой статус критически опасного вредителя - яблонной плодожорки (Cydia pomonella), против которой и направлены эти мероприятия (Сугоняев и др., 2014). Сходная ситуация наблюдается в яблоневых садах Западной Европы (Trapman et al., 2008).
С учетом особенностей Северо-Кавказского региона, где сады и виноградники часто расположены в курортных зонах или вблизи населённых пунктов, проблема снижения пестицидной нагрузки, получения экологически чистой продукции и применения альтернативных технологий выращивания яблони, безопасных для окружающей среды, является наиважнейшей (Шомахов, Быстрая, 2001; Chapman, Lienk, 1971).
В ФГБНУ ФНЦБЗР разрабатываются и апробируются различные системы защиты растений, в том числе беспестицидные технологии. Проводится совместная работа с сельхозпроизводителями на базе хозяйств:
► в Краснодарском крае - учхоза «Кубань» КубГАУ (г. Краснодар); ИП Колтаевский; ООО «Чистая еда» (г. Крымск); ИП- ГК(Ф)Х Щербаков А.А. (г. Краснодар); АХЦ «Чибий» (Северский район);
► в Ставропольском крае - ООО «Новозаведенское»;
► в Ростовской области - СПК «Агрофирма Новобатайская», ООО «Агрофирма «Красный сад».
Применение химических пестицидов имеет серьёзные недостатки, в том числе:
► высокая пестицидная нагрузка в агроценозах, приводящая к ухудшению качества окружающей среды, продуктов питания и кормов;
► непрерывное увеличение количества видов и популяций вредных организмов, резистентных к пестицидам, что требует повышения норм их расхода и кратности обработок;
► рост стоимости средств защиты растений, приводящий к резкому увеличению себестоимости сельскохозяйственной продукции;
► потеря плодородия почв.
Развитие в России органического земледелия обеспечило:
► разработку и принятие в субъектах Российской Федерации законов об органическом земледелии (Краснодарский край, Республика Татарстан, Белгородская область и др.);
► рост интереса со стороны сельскохозяйственных производителей и участников внутреннего рынка к экологически безопасной продукции;
► развитие научных направлений в области биотехнологии, микробиологии, технической энтомологии, биоценологии, органического синтеза и роботизации сельскохозяйственного производства;
► появление в Российской Федерации новых разработок средств биологической защиты растений и рост их производства;
► восстановление естественной биоценотической регуляции и плодородия почв.
В ФГБНУ ФНЦБЗР с 2010 г. проводились исследования по восстановлению энтомофауны при отказе от инсектицидов I-II класса опасности в промышленном саду по сравнению с органическим и экологическим яблоневыми садами. Биоразнообразие рассчитывалось с использованием индекса d (табл. 7).
Таблица 7
Индекс d биоразнообразия при визуальных учётах в течение вегетационных сезонов
|
Тип сада с различной антропогенной нагрузкой |
2008 г. |
2009 г. |
2010 г. |
2011 г. |
2012 г. |
2013 г. |
|
Органический |
13,08 |
12,79 |
13,21 |
14,17 |
10,6 |
9,9 |
|
Экологический |
11,26 |
10,83 |
12,83 |
13,12 |
12,5 |
9,0 |
|
Промышленный |
6,85 |
6,02 |
7,73 |
7,86 |
6,92 |
8,8 |
где S - число видов;
N - количество особей.
При отмене химических инсектицидов широкого спектра действия (ФОСы, пиретроиды и др.) происходит стабилизация садовой агроэкосистемы, характеризующаяся увеличением роли естественных врагов, снижающих вредоносность фитофагов. Однако этот процесс довольно длителен, так как полезная энтомофауна в яблоневых садах восстанавливается несколько лет (в опытах - 5-6 лет) после последних химических обработок и является очень уязвимой при следующих, т.е. в течение этих лет защита яблоневого сада зависит только от применяемых биопрепаратов.
Беспестицидная защита любой культуры включает в себя не только отказ от химических препаратов, но и комплекс методов биологической защиты, который подразделяется на гидромелиоративный, физико-механический, агротехнический, карантин растений, селекционно-генетический (использование сортов, устойчивых к основным болезням), применение биопрепаратов, использование природных популяций и выпуск энтомофагов против основных вредителей.
Для вычисления индекса d биоразнообразия в садах использовалась формула Маргалеффа:
Биологическая защита яблони для садов органического земледелия основана на использовании феромонов, выпуске или использовании природных популяций энтомофагов, применении биопрепаратов.
К основным видам фитофагов в яблоневых садах относятся: яблонная плодожорка Cydiapomonella L. (повреждает плоды, три поколения в год), очень похожа на неё плодожорка сливовая Grapholitha funebrana Tr., но повреждает плоды косточковых культур; восточная плодожорка Grapholitha molesta Tr. вредит как косточковым, так и семечковым плодовым, повреждая не только плоды, но и побеги; ивовая кривоусая листовертка Pandemis heparana Den. et Schiff. развивается в плодах яблони; казарка плодовая Rhynchites bacchus L. в основном вредит в органических садах, повреждая различные культуры; плодовый яблонный пилильщик Toplocampa testudinea Clug. развивается в плодах яблони; калифорнийская щитовка Quadraspidiotus perniciosus Comst. поселяется на побегах, плодах и стволах плодовых культур; нижнесторонняя минирующая моль Lithocolletis blancardella F вызывает серьёзный ущерб, повреждая листья плодовых, вплоть до их преждевременного опада в химических садах.
В последнее десятилетие, появилось много новых вредителей, а также иногда регистрируется причинение значительного ущерба урожаю от ранее экономически малозначимых видов. В ФГБНУ ФНЦБЗР изучаются виды потенциально опасных фитофагов для садов органического земледелия, в том числе огнёвка гранатовая - плодожорка Euzophera bigella Zell., мраморный клоп Halyomorpha halys Stal, меткалфа (цикадка белая) Metcalfapruinosa Say, яблонный галловый клещ Eriophyes mali Nal.
Основные направления биологической защиты, разрабатываемые во ВНИИБЗР:
► инновационные технологии фитосанитарного мониторинга агроэкосистем;
► инновационные биотехнологии производства биологических средств защиты растений;
► инновационные технологии применения биологических средств защиты растений.
Рассмотрим подробнее механизм действия и способы применения микробиопрепаратов, основу которых составляют штамм-продуцент или консорциум микроорганизмов. Их используют для обработки семян, внесения в почву и обработки вегетирующих растений. При попадании в почву происходит размножение вносимых микроорганизмов на растительных остатках и, как результат, подавление почвенных инфекций и активация природных микробных сообществ. Кроме того, интродукция микроорганизмов в ризосферу стимулирует рост и повышает устойчивость растений. При обработке наземной массы интродукция полезных микроорганизмов и продуктов их жизнедеятельности идёт в филосферу и также способствует стимуляции роста растений. Таким образом, применение микробиопрепаратов улучшает продуктивность наземных экосистем.
Результаты исследований и полученные новые эффективные штаммы для изготовления биопрепаратов зарегистрированы как интеллектуальная собственность ФГБНУ ФНЦБЗР:
► патент РФ: №2553518 «Штамм бактерий Bacillus subtilis BZR 336g для получения биопрепарата против фитопатогенных грибов»;
► патент РФ: №2552146 «Штамм бактерий Bacillus subtilis BZR 517 для получения биопрепарата против фитопатогенных грибов»;
► патент РФ: № 2621356 «Биофунгицид для защиты сельскохозяйственных культур от болезней и повышения урожайности»;
► депонирование штаммов в ведомственной коллекции микроорганизмов сельскохозяйственного назначения (г. Санкт-Петербург).
Штаммы-продуценты опытных образцов биопрепаратов, полученных во ВНИИБЗР, обязательно проходят оценку на патогенность к теплокровным животным по вирулентности, токсичности, токси- генности, диссеминации.
Действующее вещество препаратов: Bacillus subtilis BZR 336g /
B. subtilis BZR 517 / Pseudomonas chlororaphis 245-F.
Норма расхода биопрепаратов 4,5-5,0 л/га.
Преимущества биопрепаратов, полученных во ВНИИБЗР:
► эффективность на уровне химических пестицидов;
► возможность применения в нормальную погоду с хорошим покрытием;
► устойчивость к смыванию (после обильных осадков (> 40 мм) следует нанести повторно);
► препаративная форма - жидкая культура: легче дозировать и использовать;
► совместимость с жесткой водой (рН 6-10);
► интервалы 7-15 дней в зависимости от погодных условий (УФ);
► нет ограничений по сроку ожидания (0 дней), максимальное количество применений не ограниченно (Сидорова, Асатурова, 2018).
Данные препараты совместимы с большинством химических и биологических пестицидов.
Биологическая и хозяйственная эффективность опытных образцов биопрепаратов, созданных в ФГБНУ ФНЦБЗР, испытывалась в 2016 г. ИП Струков К.И. на сорте Женева Эрли, относящимся к летним сортам раннего срока созревания. Он обладает средней зимостойкостью, достаточно устойчив к бурой пятнистости и мучнистой росе (табл. 8).
Таблица 8
Испытание биопрепаратов в садах ИП Струков К.И. (2016 г.)
R, % - развитие заболевания; P, % - распространенность заболевания.
Биологическая и хозяйственная эффективность опытных образцов биопрепаратов, созданных в ФГБНУ ФНЦБЗР, испытывалась в 2016 г. в ООО «Агрофирма «Красный сад» на сорте Ред Чиф (сорт позднезимнего срока созревания, обладающий средней зимостойкостью, низкой чувствительностью к поражению бактериальным ожогом и мучнистой росой, слабой устойчивостью к парше (табл. 9).
Таблица 9
Испытание биопрепаратов в садах ООО «Агрофирма «Красный сад» (2016 г.)
P, % - распространенность заболевания; R, % - развитие заболевания.
Биологическая и хозяйственная эффективность опытных образцов биопрепаратов, созданных в ФГБНУ ФНЦБЗР, испытывалась в
2017 г. в ООО «Агрофирма «Красный сад». Испытания проводились на позднезимнем сорте Айдаред, обладающем средней зимостойкостью, средней или ниже средней устойчивостью к парше и мучнистой росе и достаточной устойчивостью к бурой пятнистости (табл. 10).
Таблица 10
Испытание биопрепаратов в садах ООО «Агрофирма «Красный сад» (2017 г)
P, % - распространенность заболевания; R, % - развитие заболевания.
Стоимость опытных образцов для защиты от болезней яблони 1 га молодого органического сада в ИП Струков К.И. в 2016 г. в течение сезона составила 5000 руб., что на 2700 руб. дешевле по сравнению с биопрепаратами других производителей.
Стоимость опытных образцов биофунгицидов ФНЦБЗР для защиты от болезней яблони 1 га интенсивного сада с интегрированной защитой в ООО «Агрофирма «Красный сад» в 2016 г. в течение сезона составила 14400 руб., а общие затраты на препараты вместе с химическими (26900 руб.) - 41300 руб., что на 26400 руб. дешевле по сравнению со стандартной.
В 2017 г. в том же хозяйстве, но на сорте Айдаред стоимость биофунгицидов для 1 га интенсивного сада с интегрированной защитой составила 15000 руб., а общие затраты на препараты вместе с химическими (32000 руб.) - 47300, что позволило сэкономить, не снижая качества урожая, 37000 руб.
У биопрепаратов есть ещё одна особенность: к ним очень медленно, лишь в течение нескольких лет применения одного и того же препарата, может развиваться резистентность, в то время как к химическим пестицидам устойчивость может проявляться через две-три обработки в одном сезоне. Это связано с тем, что молекулы действующих веществ химических пестицидов имеют низкую молекулярную массу с несколькими активными центрами. Живые же клетки биопестицидов воздействуют на вредоносный объект широким набором высокомолекулярных ферментов, антибиотиков, токсинов и других биологически активных веществ. Для примера, молекулярный вес имидаклоприда составляет 255,7 дальтон (Бойко, 2014), а соли дитиокарбаминовой кислоты 93,171 дальтон (Химическая энциклопедия, 1990), в то время как молекулярная масса микробной протеазы субтилизина (продуцируется бактерией Bacillus subtilis) в сотни раз больше, она составляет 27 277 дальтон. Известен и субтилизиноподобный фермент с молекулярной массой 166 000 дальтон (Markland, Smith, 1971). Широкий спектр разнообразных высокомолекулярных метаболитов клеток с множеством активных центров затрудняет выработку резистентности к биологическим средствам защиты растений.
Органический сад требует проведения обработок биопрепаратами в оптимальные сроки, которые определяются благодаря мониторингу. В ФГБНУ ФНЦБЗР используются различные средства для мониторинга вредителей и болезней: клеевые феромонные, свето- и цветоловушки, ловчие пояса и др. Используются как общепринятые, так и разработанные в ФНЦБЗР институте устройства:
► патент РФ № 146231: «Устройство для отлова насекомых»;
► патент РФ № 152224: «Ловушка-апликатор для насекомых»;
► патент РФ № 152241: «Ловушка для насекомых»;
► патент РФ № 157169: «Устройство для осаждения спор фитопатогенных грибов на тестирующие среды».
В ФГБНУ ФНЦБЗР синтезируются также феромоны вредных фитофагов для мониторига их численности и выявления опасных карантинных видов. Отловленные экземпляры учитываются, выявляется динамика лёта по уловистости ловушек, что позволяет проводить защитные мероприятия в оптимальные сроки, а также определять численность и вредоносность фитофагов в конкретном агроценозе. Используются феромоны и для снижения численности, например элиминации (препятствие размножению вредных фитофагов).
Кайромоны применяются в основном как вещества, привлекающие фитофагов к пище или к фитофагу-хозяину его паразитоидов, а также для дезориентации (не дают возможности самцам-фитофагам найти половозрелых самок из-за больших доз полового феромона в агроценозе), автодезориентации (когда синтетический половой феромон в виде электростатического порошка, обладающего наилучшими удерживающимися свойствами, закрепляется на кутикуле насекомого, чаще всего самца, целевого вида с помощью специальных устройств); диссеминации (распространение возбудителя инфекции); автодиссеминации (использование энтомопатогенных нематод против яблонной плодожорки семейства Steinernematidae, обладающих способностью самостоятельно проникать в жертву, сохраняться в погибших насекомых и способствующих проникновению в тело насекомых вирусов и бактерий).
Самым распространённым, известным и наиболее востребованным является метод дезориентации целевого вредителя с целью непосредственного регулирования его численности. В институте разработаны и запатентованы методы диссеминации и автодиссемина- ции. В них в качестве агентов, регулирующих численность яблонной плодожорки, используются вирус гранулёза и нематоды Steinernema carpocapsae (Агасьева и др. 2018).
Получен патент РФ N° 2424658 «Способ применения энтомопато- генов для садов органического земледелия».
Одним из способов регуляции численности вредителей является выпуск или сезонная колонизация энтомофагов в садовую агроэкосистему. В ФГБНУ ФНЦБЗР проводились исследования эффективности габробракона. Его выпуск проводили против яблонной плодожорки на сортах осеннего срока созревания Либерти и Флорина в органическом яблоневом саду учхоза «Кубань» КубГАУ (Исмаилов, 2018).
С 2007 г. ФНЦБЗР совместно с кафедрой плодоводства КубГАУ (зав. кафедрой, д-р техн. наук, проф. Т.И. Дорошенко) разрабатываются и апробируются приёмы защиты от вредных членистоногих органического яблоневого сада. Использование метода дезориентации с установкой диспенсеров с феромоном яблонной плодожорки, шестикратная обработка биоинсектицидами (периоды с защитным эффектом между обработками составили 15-18 дней) и использование природных популяций энтомофагов позволяют получить урожай до 200 ц/га с повреждённостью съёмных плодов в органическом саду 1-2% при ЭПВ 5% (это экономический порог вредоносности для органического и экологического яблоневых садов, в стандартных, где энтомофаги не играют значительной роли, - 2%).
В ФГБНУ ФНЦБЗР проводятся исследования биоразнообразия энтомофагов плодовых культур в целях оптимизации биоценоти- ческой регуляции в агроэкосистемах. Изучаются как хищники, так и паразитоиды, участвующие в регуляции численности вредных фитофагов.
В яблоневых садах наиболее заметны некоторые хищные членистоногие: различные виды коровок - адалия двухточечная (Adalia bipunctata L.), кокцинеллида семиточечная (Coccinella septempunctata L.) пропилеа (Propilea quatuordecimpunctata L.), сцимнус (Scymnus spp.) и др.; клопы - кампиломма (Campylomma verbasci M.-D.), ориус (Orius sp.), камптопус (Camptopus sp.); клещи- краснотелки (Trombidiidae) и др.
Значительную роль в регуляции численности вредных фитофагов играют пауки различных семейств: пауки-крабы (Hilodromidae, gen.,sp.), листовые пауки (Linyphiidae, gen.,sp.), пауки-волки (Lycosidae, gen.,sp.), пауки-скакуны (Salticidae, gen.,sp.), пауки-боко- ходы (Thomisidae, gen.,sp.) и др.
У основного вредителя яблони - яблонной плодожорки немало энтомофагов. Это хищники различных семейств: Forficulidae, Formicidae, Coccinellidae, Chrysopidae, Nabidae и др.; паразитои- ды: Braconidae, Ichneumonidae, Pteromalidae, Eulophidae, Encyrtidae и др., а также трихограммы-яйцееды Trichogrammatidae. Однако скрытный образ жизни гусеницы не позволяет им полностью контролировать её численность.
По нашим исследованиям в садах, где не применяются химические инсектициды, природная популяция трихограммы может играть существенную роль в регуляции численности яблонной плодожорки, в органическом саду степень паразитирования яиц яблонной плодожорки увеличивалась от 11,9 % в мае до 23,1 % в конце августа. В центральной зоне Краснодарского края выявлено два вида паразитов - Trichogramma embryophagum Htg. и Trichogramma savalense Sor.
При изучении возможности биоценотической регуляции численности калифорнийской щитовки фиксировались эндопаразит энкар- зия (Encarsia (Prospaltella) perniciosi Town.), экзопаразит афитис (Aphytis proclia Wlk.) и хищный жук - коровка хилокорус двухточечный (Chilocorus bipustulatus L.).
Наиболее активными акарифагами в яблоневом саду в течение четырёх лет были хищные клещи-фитосеиды (Phytoseiidae); клопы: кампиломма (Campylomma verbasci M.-D.), Pilophoris perplexus Dgl. Sc., Malacocoris chlorizanz Pz.; хризопа Chrysoperla carnea Stephens, хищный трипс Aeolothrips intermediu Bagnall, коровки Scymnys (Pullus)subvillosus Gz., Scymnyus (Nephus) redtenbacheri Muls. Также регистрировались следующие менее значимые, но также являющиеся регуляторами численности клещей-фитофагов виды: коровки Chilocorus bipustulatus L., C. renipustulatus L.G. Scriba; клещи- краснотелки (Trombidiidae); клоп ориус (Orius sp.), пауки-скакуны (Salticidae) и пауки-крабы (Thomisidae).
В ФГБНУ ФНЦБЗР проводятся многолетние изучения взаимосвязей между двумя видами тлей: зелёной яблонной (Aphis pomi Deg) и красногалловой яблонной (Dysaphis devecta Walk) и их энтомофагами. На заражённых яблонях отмечается, как правило, повышенная активность муравьёв, защищающих колонии тлей, в основном это лазиус черный (Lasius niger L.) и садовый муравей (Formica cinerea Mayr). Например, муравьиные семьи в молодых яблоневых садах центральной зоны Краснодарского края могут успешно разводить тлей до середины-конца августа, а в некоторых случаях и до октября. Основными афидофагами являются хищная галлица Aphidoletes aphidimyza Aphid, клоп кампиломма Campylomma verbasci M.-D. и мухи-серебрянки Leucopis sp., соотношение численности которых может сильно варьировать из года в год. Даже в хорошо защищаемых муравьями колониях эти виды способны регулировать численность тлей. В последние годы одним из наиболее значимых в органических яблоневых садах афидофагов становится Harmonia axyridis Pallas, несмотря на то, что ни имаго, ни личинки этой коровки не могут противостоять защите муравьёв.
Однако в винодельческих районах возникают проблемы с бесконтрольным распространением Harmonia axyridis в местах интродукции, прежде всего на виноградниках. Есть данные о том, что хармо- ния может наносить вред этой культуре. Жуки в качестве дополнительного питания используют зрелые ягоды винограда и, попадая в мезгу, могут испортить вкус вина, что снижает его качество (Koch R.L., Burkness E.C., Burkness S.J.W., Hutchison W.D. Phytophagous Preferences of the Multicolored Asian Lady Beetle (Coleoptera: Coccinellidae) for Autumn Ripening Fruit // J. Econ. Entomol, 2004, v. 97, № 2, p. 539-544.; Ejbich K. Produсеrs in ontario and nor^m U.S. bugged by bad odors in w»inе.Winе Spесtator.15 May2003.P.16.).
Эффектом запаздывания обладают довольно прожорливые афи- дофаги, точнее их личинки: хризопы Chrysoperla carnea Stephens, коровки Adalia bipunctata L., Propylea quatuordecimpunctata L. Немногочисленны виды энтомофагов: клопа ориуса (Orius sp.), коровок Scymnys (Pullus) subvillosus Gz., Scymnyus (Nephus) redtenbacheri Muls., сирфид сем. Syrphidae, клещей-краснотелок (Trombidiidae), пауков-скакунов (Salticidae). Коровка семиточечная Coccinella septempunctata L. участвует в регуляции тлей в садовой агроэкосистеме только в виде имаго, а личинки развиваются на полевых культурах и акации белой.
Одним из важнейших факторов саморегуляции является биоразнообразие энтомофагов, т.е. взаимозаменяемость и конкурентность видов. В зависимости от различных природных и биологических факторов соотношение численности доминантных энтомофагов в органическом яблоневом саду может различаться из года в год. Эта особенность наиболее характерна для популяции тлей и их афидо- фагов.
В настоящее время биологическая защита растений становится всё более востребованной не только из-за чистоты получаемой продукции, но и как альтернативное решение для антирезистентных технологий. По данным академика РАН, доктора наук В.И. Долженко, в мире зарегистрировано свыше 500 видов вредителей сельхозкультур, более 180 видов фитопатогенов и более 150 видов сорных растений, в популяциях которых развилась резистентность хотя бы к одному применяемому в практике пестициду (Биологизация земледелия, 2016).
Ещё одним немаловажным фактором является повышение плодородия почвы. По данным французских учёных Института AgroParisTech, за 14 лет ведения органического садоводства на опытных участках увеличились численность и биомасса всех живущих в почве микроорганизмов. Общая масса микроорганизмов увеличилась в 2,3 раза, нематод - в 7 и макрофауны - в 25 раз. Механизм положительного влияния в основном связан с обогащением всей трофической цепи в почве, начиная от бактерий, грибов и дрожжей, завершая червями и крупными насекомыми, обитающими в почве. Соответствующие данные получены и российскими учеными, проводящими исследования в области биологии почв и агрохимии в Республике Татарстан. За 16 лет органического земледелия гумусный запас почвы сохранился на уровне начальных показателей (8,5-8,8%), в то время как за тот же период традиционного пользования произошло его снижение с 8,8 до 5,6%.
Механизм негативного действия пестицидов связан с отравлением почвенной биоты, нарушением трофических связей и, как следствие, сокращением поступления в почву органических выделений. Именно при участии широкого спектра метаболитов почвенной биоты происходят все процессы расщепления первичного органического сырья и синтеза гумусовых соединений (www.ioa.institute).
Кроме того, в получаемой из органического сада продукции в течение нескольких лет снижается содержание остаточных веществ пестицидов, которые десятилетиями сохраняются в почве, например ДДТ (табл. 11).
Таблица 11
Анализ плодов из органического сада испытательной токсикологической лабораторией СКЗНИИСиВ
Повреждение плодов составляет 5-6%. Снижается содержание в них остаточных количеств различных химических веществ. Полученный в органическом саду урожай может достигать до 200 ц/га [52-64].
Развитие органического садоводства: аналит. обзор – М.: ФГБНУ«Росинформагротех», 2020. – страница 39-56
