Для защиты плодовых насаждений от вредителей и болезней проводится за сезон 20-22 защитных обработки. Высокий уровень пестицидной нагрузки является фактором не только экологического, но и экономического напряжения.
.jpg)
Кроме того, возникает т.н. «пестицидный синдром» – постоянное увеличение количества обработок садов пестицидами, стоимость защитных мероприятий, химическое загрязнение продукции и окружающей среды, но при этом сохраняет свой статус критически опасного вредителя яблонная плодожорка (Cydia pomonella), против которой и направлены эти мероприятия. Сходная ситуация наблюдается в яблоневых садах в Западной Европе.
Учитывая особенности Северо-Кавказского региона, где часто сады и виноградники расположены в курортных зонах, вблизи населенных пунктов и т.д., проблема снижения пестицидной нагрузки, получение экологически чистой продукции и появление альтернативных технологий выращивания яблони, безопасных для окружающей среды, является на сегодняшний день наиважнейшей.
В ВНИИБЗР проводится разработка и апробация различных систем защиты растений, в том числе и беспестицидных технологий. Это совместная работа с сельхозпроизводителями и база проведения опытов в хозяйствах Юга России: учхоз «Кубань» КубГАУ, ИП Колтаевский, ОАО «Чистая еда», ИП Щербаков КФХ и АХЦ «Чибий» (Краснодарский край); ООО «Новозаведенское» (Ставропольский край); СПК «АФ Новобатайская» и ООО «Агрофирма «Красный сад» (Ростовская область).
Применение химических пестицидов имеет серьезные недостатки, например, особенностью наиболее распространенных систем защиты растений являются:
– 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, приводящее к повышению норм их расхода и кратности обработок;
– повышение стоимости средств защиты растений, приводящее к резкому увеличению себестоимости сельхоз продукции;
– потеря плодородия почв.
В настоящее время в России развивается органическое земледелие, что отражается в следующем:
– разработка и принятие в субъектах Российской Федерации законов об органическом земледелии (Краснодарский край, р. Татарстан, Белгородская обл. и др.);
– интерес со стороны сельхозпроизводителей и внутреннего рынка к экологически безопасной продукции;
– развитие научных направлений в области биотехнологии, микробиологии, технической энтомологии, биоценологии, органического синтеза и роботизации с/х производства;
– развитие в Российской Федерации разработок средств биологической защиты растений и рост их производства;
– восстановление естественной биоценотической регуляции и плодородия почв.
В ВНИИБЗР проводились исследования по восстановлению энтомофауны при отказе от инсектицидов I-II класса опасности в промышленном саду с 2010 года, по сравнению с органическим и экологическим яблоневыми садами. Биоразнообразие рассчитывалось через индекс d (табл. 1).
Для вычисления индекса d биоразнобразия в садах использовалась формула Маргалеффа:
.jpg)
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, следует отметить, что этот процесс довольно длителен, т.к. полезная энтомофауна в яблоневых садах восстанавливается несколько лет (в наших опытах 5-6 лет) после последних химических обработок и является очень уязвимой при следующих. То есть в течение этих лет защита яблоневого сада практически за- висит только от применяемых биопрепаратов.
Беспестицидная защита любой культуры – это не только отказ от химических препаратов, но и комплекс методов биологической защиты, который подразделяется на гидромелиоративный, физико-механический, агротехнический, карантин растений, селекционно-генетический (использование устойчивых сортов к основным болезням), применение биопрепаратов, использование природных популяций и выпуск энтомофагов против основных вредителей.
Биологическая защита яблони для садов органического земледелия основана на использовании феромонов, выпуске или использовании природных популяций энтомофагов, применении биопрепаратов.
Основными видамифитофагами в яблоневых садах являются: яблонная плодожорка Cydia pomonella L. (повреждает плоды, дает три поколения в год), очень похожа на нее 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 серьезный ущерб, повреждая листья плодовых, вплоть до их преждевременного опада в химических садах.
В последнее десятилетие, появилось много новых вредителей, а так же иногда регистрируется причинение значительного ущерба урожаю от ранее экономически малозначимых видов.
В ВНИИБЗР изучаются виды потенциально опасных фитофагов для садов органического земледелия: Огневка гранатовая – плодожорка Euzophera bigella Zell., Мраморный клоп Halyomorpha halys Stål, Меткалфа (цикадка белая) Metcalfa pruinosa Say, Яблонный галловый клещ Eriophyes mali Nal.
Основные направления в биологической защите, 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 их 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, а как результат – подавление почвенных инфекций и активация природных микробных сообществ, также происходит интродукция в ризосферу, что приводит к стимуляции роста и соответственно устойчивости растений.
При обработке наземной массы интродукция полезных микроорганизмов и продуктов их жизнедеятельности идет в филосферу и также способствует стимуляции роста растений. В результате применения наших препаратов улучшается продуктивность наземных экосистем.
Результаты исследований и получения новых эффективных штаммов для изготовления биопрепаратов зарегистрированы как интеллектуальная собственность ВНИИБЗР:
– 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 осуществляется 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 таким показателям, как вирулентность, токсичность, токсигенность и диссеминация.
Наши биофунгициды – это проверенная формуляция, гарантия эффективности.
Действующее вещество препаратов: Bacillus subtilis BZR 336g / B. subtilis BZR517 / Pseudomonas chlororaphis 245-F. Норма расхода биопрепаратов – 4,5-5,0 л/га.
Эффективность биопрепаратов, полученных в ВНИИБЗР:
– эффективность на уровне химических пестицидов;
– применение в нормальную погоду с хорошим покрытием;
– устойчивость к смыванию: повторить применение после обильных осадков (> 40 мм).
Рекомендации по применению:
– препаративная форма – жидкая культура: легче дозировать и использовать;
– совместимы 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 – неограниченно;
– совместимы с большинством химических и биологических пестицидов.
Биологическая и хозяйственная эффективность опытных образцов биопрепаратов, созданных в ВНИИБЗР, испытывалась в 2016 г. ИП «Струков» на сорте Женева Эрли, который относится к летним сортам раннего срока созревания.
Он обладает средней зимостойкостью, достаточно устойчив к бурой пятнистости и мучнистой росе (табл. 2).
.jpg)
Биологическая и хозяйственная эффективность опытных образцов биопрепаратов, созданных в ВНИИБЗР, испытывалась в 2016 г. в ООО «Агрофирма «Красный сад» на сорте Ред Чиф (позднезимнего срока созревания сорт, обладающий средней зимостойкостью, низкой чувствительностью к поражению бактериальным ожогом и мучнистой росой, слабой устойчивостью к парше, табл. 3).
Биологическая и хозяйственная эффективность опытных образцов биопрепаратов, созданных в ВНИИБЗР, испытывалась в 2017 г. в ООО «Агрофирма «Красный сад». Испытания проводились на позднезимнем сорте Айдаред, обладающим средней зимостойкостью, средней или ниже средней устойчивостью к парше и мучнистой росе, и достаточно устойчивом к бурой пятнистости (табл. 4).
.jpg)
Стоимость наших опытных образцов для защиты от болезней яблони одного га молодого органического сада в ИП «Струков» в 2016 г. в течение сезона составила 5000 руб., что на 2700 руб. дешевле по сравнению с биопрепаратами других производителей.
Стоимость наших опытных образцов биофунгицидов для яблони одного 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 другом сорте (Айдаред) стоимость наших биофунгицидов для яблони одного га интенсивного сада с интегрированной защитой составила 15000 руб., а общие затраты на препараты вместе с химическими (32000 руб.) – 47300 руб., что позволило сэкономить 37000 руб., не снижая при этом качества урожая.
Есть еще одна особенность у биопрепаратов – к ним очень медленно, лишь в течение нескольких лет применения одного и того же препарата, может развиваться резистентность, когда 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, а соли дитиокарбаминовой кислоты 93,171 дальтон, в то время как молекулярная масса микробной протеазы субтилизина (продуцируется бактерией Bacillus subtilis) в сотни раз больше – она составляет 27277 дальтон. Известен и субтелизино-подобный фермент с молекулярной массой 166000 дальтон. 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 ВНИИБЗР используются различные средства для мониторинга вредителей и болезней: клеевые феромонные, свето – и цветоловушки, ловчие пояса и др.
Используются как общепринятые, так и разработанные в нашем 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 ВНИИБЗР также синтезируются и феромоны вредных фитофагов для мониторига их численности, а также для выявления опасных карантинных видов. Отловленные экземпляры определяются, выявляется динамика лета по уловистости ловушек, что позволяет проводить защитные мероприятия в оптимальные сроки, а также определять численность и вредоносность фитофагов в конкретном агроценозе. Испльзуются феромоны и для снижения численности, например, элиминации (препятствуя размножению вредных фитофагов); кайромоны нами используются в основном как вещества, привлекающие к пище фитофагов, или к фитофагу-хозяину его паразитоидов; дезориентация (не дающая возможность самцам-фитофагам найти половозрелых самок из-за больших доз полового феромона в агроценозе), автодезориентация (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); диссеминация (распространение возбудителя инфекции); автодиссеминация (использование энтомопатогенных нематод против яблонной плодожорки семейства Steinernematidae. Они обладают способностью самостоятельно проникать в жертву, сохраняться в погибших насекомых и способствуют проникновению в тело насекомых вирусов и бактерий).
Самый распространенный, известный и наиболее востребованный – метод дезориентации целевого вредителя для непосредственного регулирования его численности. В нашем институте были разработаны и запатентованы методы диссеминации и автодиссеминации, где в качестве агентов, регулирующих численность яблонной плодожорки, используются вирус гранулеза и нематоды Steinernema carpocapsae (Патент РФ № 2424658 «Способ применения энтомопатогенов для садов органического земледелия»).
Одним из способов регуляции численности вредителей является выпуск или сезонная колонизация энтомофагов в садовую агроэкосистему. В ВНИИБЗР 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.
С 2007 года нами совместно с кафедрой плодоводства КубГАУ разрабатываются и апробируются приемы 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 поврежденностью съемных плодов в органическом саду 1-2% при ЭПВ 5% (это экономический порог вредоносности для органического и экологического яблоневых садов, в стандартных – 2%, т.к. там энтомофаги не играют значительной роли).
В ВНИИБЗР проводятся исследования биоразнообразия энтомофагов плодовых культур в целях оптимизации биоценотической 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 2-точечная (Adalia bipunctata L.), кокцинеллида 7-точечная (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 другие.
Играют значительную роль в регуляции численности вредных фитофагов и пауки различных семейств: пауки-крабы (Hilodromidae, gen., sp.), листовые пауки (Linyphiidae, gen., sp.), пауки-волки (Lycosidae, gen., sp.), пауки-скакуны (Salticidae, gen., sp.), пауки-бокоходы (Thomisidae, gen., sp.) и др.
У основного вредителя яблони – яблонной плодожорки немало энтомофагов, которые способствуют снижению ее численности, но скрытый образ жизни гусеницы не позволяет им полностью контролировать ее численность.
Это хищники различных семейств: Forficulidae, Formicidae, Coccinellidae, Chrysopidae, Nabidae и др.; паразитоиды: Braconidae, Ichneumonidae, Pteromalidae, Eulophidae, Encyrtidae и др., а так же трихограмма-яйцееды Trichogrammatidae.
Согласно нашим исследованиям, в садах, где не применяются химические инсектициды, природная популяция трихограммы может играть существенную роль в регуляции численности яблонной плодожорки, в органическом саду процент паразитирования яиц яблонной плодожорки увеличивался от 11,9% в мае до 23,1% в конце августа. В центральной зоне Краснодарского края нами выявлено два вида паразитов – Trichogramma embryophagum Htg. и Trichogramma savalense Sor.
При изучении возможности биоценотической регуляции численности калифорнийской щитовки нами фиксировались: эндопаразит энкарзия (Encarsia (Prospaltella) perniciosi Town.), экзопаразит афитис (Aphytis proclia Wlk.) и хищный жук – коровка хилокорус двуточечный (Chilocorus bipustulatus L.)
Наиболее активными акарифагами в яблоневом саду в течение четырех лет являлись 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. Менее значимыми, но так же являющимися регуляторами численности клещей фитофагов, регистрировались следующие 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 ВНИИБЗР проводятся многолетние изучения взаимосвязей между двумя видами тлей зеленой яблонной (Aphis pomi Deg) и красногалловой яблонной (Dysaphis devecta Walk) и их энтомофагами.
На зараженных яблонях отмечается, как правило, повышенная активность муравьев, защищающих колонии тлей, в основном это лазиус черный (Lasius niger L.) и садовый муравей (Formica cinerea Mayr). Для примера, 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 месяца. Основными афидофагами являются хищная галлица Aphidoletes aphidimyza Aphid, клоп кампиломма Campylomma verbasci M.-D. и мухи серебрянки Leucopis sp., соотношения численности которых, может сильно варьировать из года в год. Даже в хорошо защищаемых колониях муравьямиэти виды способны регулировать численность тлей. В последние годы одним из наиболее значимых в органических яблоневых садах афидофагов становится Harmonia axyridis Pallas, не смотря на то, что ни имаго, ни личинки этой коровки не могут противостоять защите муравьев.
Однако, в настоящее время в винодельческих районах возникают проблемы с бесконтрольным распространением Harmonia axyridis в местах интродукции, прежде всего, на виноградниках. Есть данные о том, что хармония может наносить вред этой культуре. Жуки в качестве дополнительного питания используют зрелые ягоды винограда и попадая в мезгу могут существенно испортить вкус вина, что снижает его качество.
Эффектом запаздывания обладают довольно прожорливые афидофаги, 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 7-ми точечная 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 отличаться из года в год. Эта особенность наиболее характерна для популяции тлей и их афидофагов.
В настоящее время биологическая защита растений становится все более востребованной не только из-за чистоты получаемой продукции, но и как альтернативное решение для антирезистентных технологий.
По данным академика РАН, доктора наук Долженко В.И., сегодня 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.
Еще одним немаловажным фактором является повышение плодородия почвы. По данным французских ученых Института AgroParisTech за 14 лет ведения органического садоводства на опытных участках увеличилась численность и биомасса всех микроорганизмов, живущих в почве. Общая масса микроорганизмов увеличилась в 2,3 раза, нематод в 7 раз 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.
Кроме того, получаемая продукция из органического сада, в течение нескольких лет улучшается по содержанию остаточных веществ пестицидов, которые десятилетиями сохраняются в почве, например ДДТ (табл. 5). При этом повреждение плодов составляет 5-6 %, снижается содержание остаточных количеств различных химических веществ в плодах. Получение урожая в органическом саду достигает до 200 ц/га.
