Структура агроценозу та закономірності його формування

ТЕМА 2

ЗАГАЛЬНІ ПРИНЦИПИ І ТЕХНОЛОГІЯ ІНТЕГРОВАНОГО

ЗАХИСТУ РОСЛИН

 

Етапи розвитку та актуальні завдання інтегрованого захисту

Рослин

У XIX та першій половині XX століття основна роль у боротьбі зі шкідниками відводилася механічному методу. Широко практикувався безпосередній ручний збір шкідливих комах у садах, на городах, у полі, а згодом використовувалися також найпростіші пристосування: сачки, марлеві волоки для вилову метеликів, посіви обкопували ловильними канавками, що затримували міграцію жуків та гусениць.

Застосування паризької зелені проти колорадського жука в США у 1867 р. (автор пропозиції невідомий) стало початком роз­витку хімічного методу боротьби зі шкідниками рослин. До кінця XIX століття асортимент інсектицидів, призначених для отруєння жуків і гусениць, поповнився іншими миш'яковими препаратами, сполуками фтору, хлористим барієм, а пізніше – препаратами рослинного походження, які використовували переважно проти попелиць, клопів (нікотин-сульфат, анабазин-сульфат). Для знищення щитівок та інших шкідників, зимуючі стадії яких знаходяться на поверхні штамбів і гілок плодо­вих дерев, рекомендувалися емульсії мінеральних масел.

Вивчення і застосування біологічного методу боротьби зі шкід­никами почалося у 1884 р. з програми інтродукції іноземних видів ентомофагів до США і Канади.

Розвиток цього напряму був зумовлений історичними особли­востями згаданих країн. Емігранти із Старого Світу везли з собою насіння, саджанці, живці рослин, з якими потрапляли в нові регіони різні види шкідників. Відсутність природних ворогів у складі місце­вої фауни створювала сприятливі умови для їх розмноження.

Разом із цим у 1925 р. в США С.Е.Фландерс розробив технологію масового розведення в лабораторних умовах паразита яєць шкідли­вих видів метеликів – трихограми, а в 1930 р. він мав вже механі­зовану фабрику і постачав фермерам понад 1 млн. особин паразита на добу. Застосування трихограми у колишньому СРСР розпочалося 1932 р.

Початок застосування агротехнічного методу боротьби зі шкід­никами було покладено працями Й.К.Пачоського (Херсон, 1900 р.) і продовжено дослідженнями ентомологів Полтавської сільськогос­подарської дослідної станції М.В.Курдюковим, О.В.Знаменським у 1911 р.

Виявлення паразитичних мікроорганізмів – збудників хвороб сіль­ськогосподарських культур та встановлення шляхів їх поширення створили передумови для наукової розробки агротехнічних і хіміч­них заходів захисту рослин від інфекційних хвороб. У 1885 р. П.Мілярде (Франція) вивчив фунгіцидну дію бордоської рідини, у 1905 р. А.Б.Кордлі запропонував сірчано-вапняний відвар. Ці пре­парати здобули загальне визнання і використовуються ще і в наш час. Згодом було запропоновано такий захід, як знезаражування насіння спочатку зернових культур від збудників сажкових хвороб, а потім й інших культур. Використовували препарати міді, миш'яку, ртуті.

Перший етап розвитку галузі захисту рослин характеризується застосуванням окремих заходів, які проводили у разі виявлення загро­зи від того чи іншого шкідника або хвороби, але в деяких випадках такі заходи не давали задовільних результатів.

Подальшим кроком на шляху підвищення ефективності захисту посівів і насаджень було наукове обґрунтування концепції системного підходу до боротьби зі шкідниками, розробленого В.М.Щеголевим. У 1933 р. він писав, що системою заходів називається весь комплекс способів захисту рослин від пошкоджень, об'єднаних у єдине ціле, які проводяться в певній послідовності у просторі й часі. Комплекс заходів за В.М.Щеголевим включає такі методи: організаційно-господарські, у тому числі добір стійких сортів, механічні, фізичні, хімічні й біологічні.

Подальшим прогресом теоретичних і практичних розробок у галузі хімічного методу захисту рослин можна назвати появу в середині XX століття принципово нових пестицидів – речовин орга­нічного синтезу. Було винайдено ефективні засоби захисту від багатьох видів шкідників і фітопатогенних грибів, а також покладено початок застосуванню хімічного методу боротьби з бур'янами. Асортимент пестицидів постійно вдосконалювався, а масштаби їх застосування у сільському господарстві, особливо гербіцидів, продовжують зроста­ти в усіх країнах світу.

У зв'язку з високою ефективністю інсектицидів нового поколін­ня відпала потреба у застосуванні трудомістких засобів знищення популяції шкідників, як це передбачалося системами заходів, розробленими у 30-х роках.

Захист рослин набув однобічного підходу, що ґрунтувався на застосуванні пестицидів. Але незабаром виявилася потенційна і реальна небезпека негативних екологічних та гігієнічних наслідків розсіювання великої кількості шкідливих для людини і тварин речовин у навколишньому середовищі. Знову зріс інтерес до біологічного методу боротьби зі шкідниками, проте надії на його розвиток як альтернативи хімічному не виправдалися.

Штучне розведення і сезонна колонізація ентомофагів до цього часу обмежуються удосконаленням технології використання трихо­грами, а спроби інтродукції іноземних ентомофагів – ворогів видів, завезених з інших регіонів, зокрема колорадського жука, каліфор­нійської щитівки, виявилися безперспективними.

З 1970 року в ентомологічній літературі рекомендуються заходи щодо збереження і збагачення природної фауни ентомофагів в агроценозах, але за законом екологічної піраміди при переході з одного трофічного рівня до іншого у ланцюгу живлення потік енергії зменшується в середньому на порядок. Енергетичний рівень для існування ентомофагів майже в 10 разів менший, ніж для шкідників, до того ж фітофаги мають значну перевагу перед ентомофагами, оскільки людина, вирощуючи куль­турні рослини для себе, водночас забезпечує в достатку кормовими ресурсами рослиноїдних комах.

Оцінюючи роль агротехнічного методу, слід враховувати, що рослини і комахи-фітофаги є компонентами первинної підсистеми біоценозу, вони адаптувалися до однакового оптимуму життєвого середовища: те, що сприятливо для рослин, те добре і для комах, що існують за їхній рахунок. Створення агрозаходами таких умов, щоб одна частина збалансованої екологічної системи процвітала, а інша гину­ла, не має теоретичного обґрунтування.

Неможливість повністю вирішити проблему боротьби зі шкідли­вими організмами біологічними й агротехнічними методами та необхідність обмежити екологічну і гігієнічну небезпеку широко­масштабних обробок сільськогосподарських угідь токсичними речо­винами відродили ідею використання в захисті рослин комплексу різних заходів. На початку 60-х років в американській літературі з'явилося позначення такого комплексу терміном «інтегрована бо­ротьба» (Рей Сміт та ін.). Визначення цієї концепції було сформу­льоване робочою групою експертів ФАО у звіті, опублікованому в 1967р.: «Інтегрована боротьба – система управління шкідливими організмами в контексті зв'язку з навколишнім середовищем і динамікою популяцій шкідливих видів, яка використовує всі мо­жливі засоби та методи і стримує шкідливу популяцію на рівні нижче економічної шкоди».

Сучасна інтегрована система заходів ґрунтується на застосуванні агротехнічного, хімічного і біологічного мето­дів захисту рослин. Головною концепцією є оптимізація хімічного методу на основі критеріїв доцільності застосування пестицидів з ураху­ванням чисельності популяції шкідників, наявності ентомофагів, ступеня стійкості сортів проти пошкодження шкідниками й уражен­ня збудниками хвороб. У технології захисту рослин значну увагу необхідно приділяти фітосанітарному стану посівів. Сигналізація строків проведення за­хисних заходів розглядається як важлива частина цієї технології. Тому в технологічних схемах обстежувальні роботи з ви­явлення шкідливих організмів відіграють важливу роль.

Інтегрований захист вимагає більш глибоких біологічних знань у галузі взаємовідносин у системах рослина-живитель-паразит, кормова рослина-шкідник-навколишнє природне середовище на популяційному і біологічному рівнях, які вивчаються спеціаль­ними дисциплінами.

Інтегрований захист передбачає також зменшення масштабів використання пестицидів за рахунок доступних нехімічних методів і засобів, які дають змогу значно зменшити чисельність попу­ляцій шкідників, збудників хвороб і бур'янів. Він, таким чином, є основою управління фітосанітарним станом посівів і насаджень сільськогосподарських культур, складовою частиною комплексу за­ходів для управління рівнем продуктивності та якості продукції. Інтегрований захист насамперед передбачає проведення профі­лактичних заходів, що сприяє зменшенню загального використання пестицидів і пестицидного навантаження на одиницю площі. Раці­ональне використання пестицидів передбачає їх застосування в той період, коли шкідливі організми перебувають у найбільш чутливій до них фазі.

 

Структура агроценозу та закономірності його формування

 

Основою біоценозу є зелені рослини-продуценти, здатні вико­ристовувати сонячну енергію та будувати клітини свого організму за рахунок мінеральних речовин і води. На другому рівні живлення перебувають консументи – тварини, які споживають рослинну їжу, а також паразитичні рослини і мікроорганізми, що живуть за раху­нок живих тканин рослин. Наступну ланку становлять хижі та паразитичні види тварин і мікробів, які існують, споживаючи біо­масу рослиноїдних тварин, – це консументи другого порядку. Вони у свою чергу є джерелом живлення надпаразитів. Кінцевою ланкою біоценозу є деструктори – мікроорганізми, які розкладають рослинні і тваринні рештки і завершують кругообіг речовин у природі. Основною властивістю та ознакою природних екосистем є само­регулювання і самооновлення.

Сільськогосподарське виробництво ґрунтується на створенні штучних агроекосистем з метою одержан­ня якомога більшої кількості потрібної суспільству продукції з одиниці площі. Між природними та агроекосистемами існують відмінності (Ю.Одум, 1984). В агроекосистемі споживається додаткова енергія, джерелом якої є перетворена енергія палива, тяглова сила тварин та праця людини. Людина значно зменшила різноманітність компонентів агро-екосистеми порівняно з природними для збільшення виробництва
певної продовольчої культури. Рослини, що культивуються в агроекосистемах, є результатом не природного відбору, а штучного добору, головна мета якого – висока продуктивність, за властивостями стійкості до несприятливих умов вони поступаються диким родичам. Усе керування системою, на відміну від саморегульованої природної екосистеми, відбувається ззовні та підпорядковане зовнішнім цілям.

Загальні біоценологічні закономірності взаємовідносин продуцентів і консументів різних порядків, властиві природним екосистемам, зберігаються на обмеженому рівні в багаторічних насадженнях, проте формування фауни агроценозу однорічних культур має суттєві особливості. У природі на певній площі з роками складається відносно стабільна екологічна ситуація, навпаки, в умовах територіального переміщення культур у польовій сівозміні фауніс­тичний комплекс щорічно формується знову. Цей процес відбувається за рахунок багатоїдних видів, що нагромаджуються за попередні роки і зимують на даному полі, та видів, переважно трофічно спеціалізованих, які мігрують з інших постійних і тимчасових природних резервацій або різних полів сівозміни.

За фітофагами з'являються ентомофаги – хижаки й паразити, здебільшого вони запізнюються, щоб запобігти пошкодженню рослин, але можуть відігравати певну роль у стримуванні подальшого розмноження видів-живителів, тобто шкідників.

Мікроорганізми – збудники хвороб рослин здебільшого належать до облігатних паразитів, тобто таких, що розвиваються і розмножуються лише у живих тканинах. Взимку вони зберігаються в рослинних рештках, на насінні або в рослинах озимих культур. Облігатні паразити трофічно спеціалізовані й здатні уражувати лише певні види рослин. Факультативні паразити можуть розвиватися, живлячись органічною речовиною у ґрунті, і уражувати різні види.

Бур'яни поширюються з природних резервацій на неорних землях, а також зберігаються на полях сільськогосподарських угідь. У малорічних видів зимує насіння, а у багаторічних – як насіння, так і підземні вегетативні органи. Найбільше значення для формування складу бур'янів має фітосанітарний стан поля у попередньому році. Хоч культура, яку вирощують, не є джерелом живлення бур'янів, як це спостерігається щодо шкідників і збудників хвороб, певні особливості обробітку ґрунту, розміщення рослин на площі та інші чинники зумовлюють деяку пристосованість окремих видів бур'янів до тієї чи іншої культури.

Займаючи певну територію сільськогосподарською культурою, людина намагається створити найкращі умови для її росту і плодоношення, усунути інші види рослин, що конкурують з культурними за використання води, поживних речовин ґрунту, а також позбутися шкідників, паразитичних грибів і бактерій, які споживають біомасу вирощуваної культури і знижують урожай. На відміну від саморегульованої природної екосистеми, продуктивність сільськогосподарської екосистеми визначається рівнем додаткової технологічної енергії, значну частку якої становлять заходи захисту від шкідників, хвороб рослин і бур'янів.