Влияние севооборотов на развитие почвенных, или корне-клубневых, вредных организмов

Характерной особенностью почвенных вредных организмов является приуроченность их жизненного цикла к почве. Почва как экологическая среда существенно отличается от других сред. Ее буферное действие значительно препятствует резкому колебанию температуры и влажности по сравнению с воздушной средой. Уже на глубине нескольких сантиметров в почве устанавливаются климатически более выравненные условия, чем в атмосфере. Радиация сюда не проникает. Изменения температуры никогда не бывают скачкообразными.

Большее время года в почве имеются благоприятные условия для протекания микробиологических процессов. Общее количество микрофлоры (бактерий, актиномицетов, грибов и др.) колеблется в разных почвах от нескольких сотен тысяч до нескольких миллиардов клеток на 1 г воздушно-сухой почвы.

По общей биомассе почвенные микроорганизмы составляют около 10 тысяч кг/га. Они представлены как прокариотами (бактерии, актиномицеты, сине-зеленые водоросли), так и эукариотами (грибы, микроскопические водоросли, простейшие). Сама почва представляет собой четырехфазную систему, в состав которой входят литосфера (твердая фаза), гидросфера (жидкая фаза), атмосфера (газообразная фаза), а также биосфера, взаимодействующие друг с другом. Обменные процессы осуществляются в почве путем диффузии и адсорбции и протекают относительно медленно. Эти экологические характеристики почвы, особенно ее буферность и высокое насыщение биотой, существенно влияют на жизненный цикл вредных организмов. Их доля составляет около 20 % от общего количества распространенных вредоносных болезней и вредите пей сельскохозяйственных культур.

В насыщенной почвенной среде проявляется эффект плотности, а конкуренция очень остра. Оптимальной стратегией видов является расходование большого количества веществ и энергии на преодоление конкуренции, повышение собственной выживаемости и на продуцирование более конкурентоспособных потомков, то есть приобретение характерных черт К-стратегов.

Для выживания и сохранения во времени возбудители корневых инфекций затрачивают адаптивные усилия на формирование специальных покоящихся структур: ооспор, хламидоспор, телиоспор, склероций, цист и др. Покоящиеся структуры имеют толстую, обычно темные окраски, оболочку, содержат запасные питательные вещества жиры). Покоящееся состояние пропагул служит защитной ре акцией видов от спонтанного прорастания в конкурентной почвенной среде, предохраняя их от гибели. Это состояние получило название фунгистазиса. В таком состоянии обмен веществ покоящихся структур (пропагул) со средой понижен или отсутствует вовсе, процессы расхода энергии идут за счет запасных веществ пропагул, накопленных в период паразитирования на(в) растениях-хозяевах. Эти позволяет покоящимся пропагулам длительное время выживать в почве в отсутствии растений-хозяев.

Разные виды возбудителей болезней, нематоды и насекомые - фитофаги - обладают различной продолжительностью выживания в почве в отсутствии растений-хозяев. По истечении этого периода неподвижные покоящиеся структуры возбудителей болезней и цисты нематод отмирают, а фитофаги переходят в другую фазу. Обладая подвижным образом жизни, насекомые в фазе имаго переселяются на другие стации. Во всех случаях через 3-5 лет популяции, например, возбудителя гельминтоспориозной гнили, овсяной цистообра-зующей или галловой нематод, а через 4-6 лет - проволочников, при отсутствии излюбленных (восприимчивых) растений-хозяев, а следовательно, повторного заселения почвы, отмирают или сокращаются до безопасного для урожая сельскохозяйственных культур уровня - ниже ПВ, и необходимость борьбы с ними отпадает. В открытых агроэкосистемах - при естественном поступлении в почву свободного азота в процессе нитрификации и органических остатков растений в результате непрерывных сукцессионных процессов - возбудители и фитофаги, обладающие широкими трофическими связями {полифаги), могут выживать в почве бесконечно долго. Численность их поддерживается на минимальном уровне (обычно ниже ПВ) подобно естественным экосистемам.

Популяции фитопатогенов в почвах естественных экосистем находятся в равновесном состоянии, мало изменяясь по годам. В то же время в почвах агроэкосистем численность таких популяций как правило превышают ПВ, изменяясь по годам, особенно в конце вегетации, когда происходит формирование покоящихся структур (конидий, хламидоспор и др.).

В современных агроэкосистемах более 60 % пахотных почв Казахстана заселены

доминирующим возбудителем фузариозно-гельминтоспориозных заболеваний -

грибом Bipolaris sorokiniana, вследствие чего яровая пшеница и ячмень на огром-

ных массивах возделываются ежегодно на инфекционном фоне различной интен-сивности. Ситуация усугубляется характерным для Казахстана дефицитом влаги (за-сухой) в ранне-весенний и летний периоды. При этом оба типа стрессоров (абио тических, биотических) усиливают отрицательное действие друг друга, совпало во времени с критическими этапами в формировании структурных элементов урожая -числа зерен в колосе. К особо вредоносным стрессорным факторам в Казахстане относится июньская летняя засуха. Июльская засуха при хорошем увлажненииии в мае - июне сравнительно редко снижает урожайность зерна, так как не вызывает уменьшения числа зерен в колосе.

В засушливых условиях возрастает агрессивность и вредоносность фитофагов, фитопатогенов и сорняков, но особенно - фузариозно гельминтоспориозных корневых гнилей. Это сопровождается массовым сбросом (редукцией) колосков и цветков. Чем выше развитие заболеваний, тем выше редукция этих органов. Специальные исследования показали, что редукция колосков и цветков яровой пшеницы во время летней засухи составляет:

при поражении корневыми гнилями в слабой степени 8-26 %;

в средней степени – 23-30 %;

в сильной - 44-76%.

Тем самым корневые гнили в сочетании с летней засухой способны из-за слабой адаптации растений снизить потенциальную озерненность колоса в 1,5-1,8 раза.

При конструировании фитосанитарных севооборотов важно учитывать как минимум пять основных факторов, которые определяют их оздоравливающее воздействие на почвы.

1. Степень насыщения севооборотов восприимчивыми культурами кпределах научно-обоснованных норм. Взонах производства товарном зерна яровой пшеницы, например, насыщение полевых севообороте данной культурой изменяется от 40 % до 100 % (бессменные посевы). По мере насыщения севооборотов яровой пшеницей ее фитосанитарное состояние ухудшается, в первую очередь по специализированному комплексу вредных организмов: поражению фузариозно-гельминтоспориозными корневыми гнилями, овсяной цистообразующей нематодой (популяции возрастают в почве в 5-6 раз), повреждении внутристеблевыми вредителями, пшеничным трипсом, засоренность овсюгом (увеличение в 1,5-3 и более раз). Самое неблагоприятное фитосанитарное состояние почв, отмечается как правило при бессменных посевах.

В целом фитосанитарная ситуация в бессменных посевах менее стабильна, в них происходит накопление проволочников, ложнопро-волочников, семян сорняков. В таких агроэкосистемах чаще наблюдаются эпифитотии, применяются пестициды.

В случае поражения растений патогенами с необратимой динамикой ЭП бессменные посевы нерентабельны из-за значительных потерь урожая. В этом случае введение фитосанитарного севооборота становится необходимым. Севооборот особенно эффективен при узкой трофической специализации возбудителей. При отсутствии растений-хозяев популяции узкоспециализированных видов постепенно отмирают. Возникает необходимость введения севооборотов с определенным соотношением в нем восприимчивых, имеющих общих вредных организмов, и невосприимчивых (фитосанитарных) культур. Например, получение максимальной урожайности главной зерновой культуры в Сибири - яровой пшеницы - при благоприятном фитосанитарном состоянии почв и посевов достигается при насыщении севооборотов пшеницей не более 40%, а при получении максимального сбора зерна с 1 га пашни происходит ухудшение фитосанитарного состояния на уровне его стабилизации, а насыщение пшеницей возрастает до 60 %. По другим сельскохозяйственным культурам фитосанитарная ситуация оптимизируется при насыщении севооборотов кукурузой в пределах 50 %, хлебными злаками - 60, картофелем – 20 - 25, сахарной свеклой - 15, подсолнечником и льном – 10 -15 %.

2. Фитосанитарная активность предшественников. При введении в севообороты (временно или постоянно) фитосанитарных предшественников достигается существенное оздоровление почв от почвен-"ых вредных организмов, особенно возбудителей корневых гнилей и ^ематод, а также от части наземно-воздушных биотических стрессо-Р°в (табл. 14).

Наиболее эффективно почву от возбудителя гельминтоспориозной корневой гнили очищают соя и рапс, а от овсяной цистообразующей нематоды - многолетние бобовые травы. За три года возделывания фитосанитарная роль пара в защите растений от почвенных вредных организмов возрастает:

· по мере продвижения с севера на юг и с запада на восток;

· при внесении фосфорных удобрений для нейтрализации избытка нитратов;

· при посеве кулис для накопления влаги и органического вещества;

· запашке всех растительных остатков культуры перед паром;

· очищении почвы от запаса сорняков растений-хозяев возбудите лей корневых гнилей: щетинника, куриного проса, овсюга, жабрея.

В зернопаровых севооборотах с короткой ротацией (пар - пшеница - пшеница - овес (ячмень) в степных районах Казахстана фитосанитарная роль пара возрастает при замене в севообороте ячменя на овес или зернобобовые культуры. Возделывание ячменя дестабилизирует фитосанитарную ситуацию по корневым гнилям под главную зерновую культуру - яровую пшеницу.

Бобовые травы (люцерна, клевер, эспарцет) способны в течение трех лет снизить заселенность почвы возбудителями корневой гнили ниже ПВ (с 100 до 6 -7 конидий /г почвы). Из злаковых трав тимофеевка луговая, овсяница луговая, ежа сборная угнетают популяцию В. sorokiniana. В отличие от них пырей корневищный, а особенно кострец безостый, способны за три года увеличить популяцию фитопатогена в 8-10 раз. Поэтому кострец безостый не следует включать в травосмеси в севооборотах с яровой пшеницей и ячменем. После многолетних трав может накапливаться также высокая численность проволочников. Поэтому первые 2-3 года после трав высевают культуры сплошного сева: лен, горох, гречиху, вико-овсяную смесь, просо, слабо повреждаемые вредителем.

Фитосанитарная эффективность предшественников в оптимизации фитосанитарного состояния почвы и посевов изменяется по зонам максимальная фитосанитарная эффективность пара проявляется зернопаровых севооборотах типа пар - пшеница - пшеница в стети ной зоне и уменьшается в лесостепи.

Паровые предственники улучшают фитосанитарное состояние почвы в результате минерализации инфицированных растительных остатков и прямой гибели пропагул возбудителей в почве.

Паровое поле - эффективный предшественник в снижении раЯ вития фузариозов (корневые гнили, вилт, поражение колоса и зерна)!

Чистый пар снижает численность нематод, проволочников, лом нопроволочников, запас семян сорняков, а также истощает запасаки щие вегетативные органы многолетних сорняков (осотов, пырея). ВЛ живаемость проволочников в пару зависит от обилия хищных жужелиц. На полях под черным паром, где пищи мало, а жужелиц обычно много, до конца развития (фаза имаго) выживает лишь 8 % проволочников от исходной численности. Под многолетними травам (клеверище) выживает проволочников 40-57 %, или в 5 - 8 раза больше.

Влияние предшественников на улучшение фитосанитарного состояния почвы и посевов, хотя и варьирует в широких пределах, но все же остается довольно существенным, достигая 60 % в общем составе действия агротехнических приемов, особенно при комплексном воздействия севооборота, способа обработки почвы, внесения органических и минеральных удобрений.

Таким образом, введение фитосанитарных севооборотов является наиболее простым, надежным, фундаментальным способом оздоровления почв от всех почвенных, или корне-клубневых, вредных организмов. Эта задача решается на основе фитосанитарных почвенных картограмм (ФПК), которые должны составляться как минимум один раз за ротацию севооборота.