Пути повышения экологической безопасности при возделывании капусты в Приамурье (стр. 1 )

На правах рукописи

Смирнова

Александра Владимировна

ПУТИ ПОВЫШЕНИЯ ЭКОЛОГИЧЕСКОЙ БЕЗОПАСНОСТИ ПРИ ВОЗДЕЛЫВАНИИ КАПУСТЫ В ПРИАМУРЬЕ

03.02.08 – экология

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание учёной степени

кандидата биологических наук

Хабаровск – 2011

Работа выполнена в отделе биотехнологий и защиты растений Государственного научного учреждения Дальневосточного научно-исследовательского института сельского хозяйства Россельхозакадемии

Научный руководитель:	кандидат сельскохозяйственных наук, ведущий научный сотрудник
Официальные оппоненты:	доктор биологических наук, профессор, (ГОУ ВПО ДВГУПС) доктор биологических наук, профессор (Биолого-почвенный институт ДВО РАН)
Ведущая организация:	Дальневосточный государственный аграрный университет

Защита диссертации состоится «11» мая 2011 г. в «10» часов на заседании диссертационного совета Д.005.019.01 при Институте водных и экологических проблем ДВО РАН Хабаровск, .

Факс: (42

E-mail: *****@***as. *****

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Института водных и экологических проблем ДВО РАН

Автореферат разослан «05» апреля 2011 г

Учёный секретарь диссертационного совета, доктор биологических наук

Актуальность темы. Получение экологически безопасной для здоровья человека овощной продукции является одной из актуальных проблем в настоящее время.

По данным Института питания Российской академии наук в сбалансированном рационе взрослому человеку рекомендуется иметь не менее 300 г. овощей, из них 30-40% приходится на потребление различных видов капусты [Казьмин, Киселев, Харин и др., 1998]. Белокочанная капуста (Brassica oleraceae L.) является важным источником клетчатки, белков, углеводов, витаминов и микроэлементов.

Она является основной овощной культурой в Приамурье и выращивается во всех категориях хозяйств, занимая от 40 до 60% общей площади посадок овощных культур.

В почвенно-климатических условиях Приамурья лимитирующими факторами развития растений капусты являются избыточное переувлажнение и повышенный инфекционный фон. Потери урожая во влажные годы могут составлять 60-80%.

Против комплекса фитофагов и фитопатогенов в хозяйствах региона традиционно применяется химический метод. Давно доказано, что вредные насекомые обладают способностью приобретать устойчивость к ядохимикатам, это вызывает необходимость повышения норм расхода препарата и кратности химических обработок, замены существующих препаратов новыми - более эффективными. В современных условиях единственная альтернатива практикуемой сегодня химико-техногенной тактике защиты растений – переход к биоценотическому регулированию, что позволит получать экологически чистую продукцию, минимизировать отрицательное воздействие на человека и окружающую среду [Коваленков, Тюрина, 2000].

Последние исследования по защите капусты от вредителей и болезней проводились в Приамурье в 60-80-е прошлого столетия [Есипенко, 1978, 1979]. Происходящие изменения в формах хозяйствования, изменения климата, появление новых групп синтетических пестицидов за последние 25 лет влекут за собой изменение экологической обстановки в агроценозах, поэтому в данном регионе весьма актуальна разработка экологически безопасной системы защиты растений с использованием современных биосредств, которая будет способствовать сохранению экологического равновесия в агробиоценозе и позволит снизить влияние биотических и абиотических факторов среды на урожайность культуры и качество получаемой продукции.

Цель исследования заключалась в совершенствовании технологии защиты посадок капусты белокочанной, путем снижения пестицидной нагрузки, использования биосредств – регуляторов роста, биопрепаратов и их баковых смесей, отвечающих современным требованиям экологичности, санитарно-гигиенической безопасности, экономичности.

Задачи исследования:

1-  выявить и уточнить современное фитосанитарное состояние на посадках капусты белокочанной;

2-  изучить возможность использования в Приамурье регуляторов роста, как факторов снижения стрессовой ситуации, а также в качестве росто - и иммуностимуляторов, определить эффективность их применения в общей технологии производства культуры;

3-  выявить наиболее эффективные биосредства, которые позволят снизить

отрицательное воздействие абиотических и биотических факторов окружающей среды на растения, отвечающие требованиям экологической безопасности и определить эффективность их применения в общей технологии производства культуры;

4-  обосновать возможность применения на капусте препаратов из культурных и дикорастущих видов растений в качестве фитоинсектицидов с целью использования их мелкими землепользователями как альтернативу химическим инсектицидам;

5-  разработать комплекс защитных мероприятий от вредных организмов с использованием экологически безопасных биосредств в условиях Среднего Приамурья;

6-  оценить экономическую эффективность применения рекомендуемой технологии возделывания капусты белокочанной.

Положения, выносимые на защиту:

1.  Уточнение видового состава фитофагов и фитопатогенов на посадках капусты белокочанной в Приамурье позволяет определить современный фитопатологический фон.

2.  Использование биологических средств (регуляторов роста и биопрепаратов) позволяет повысить адаптивный потенциал растений к воздействию неблагоприятных факторов окружающей среды.

3.  Комплексное применение биосредств снижает пестицидную нагрузку, улучшает экологическую обстановку посадок капусты и является экономически эффективным методом защиты растений.

Научная новизна: Впервые дана сравнительная оценка, с применением экологического подхода, использования различных биосредств для защиты капусты белокочанной от болезней и вредителей в условиях Среднего Приамурья.

Проведено изучение и получены результаты, характеризующие рост, развитие растений и формирование урожайности капусты в зависимости от применяемых регуляторов роста и развития (РРР).

Экспериментально подтверждена эффективность применения различных биосредств (биопрепаратов и регуляторов роста) на капусте, на основе их разработан комплекс защитных мероприятий от фитофагов и фитопатогенов.

Определено современное фитосанитарное состояние на посадках капусты.

Выявлена возможность и эффективность применения на капусте препаратов из культурных и дикорастущих видов растений в качестве фитоинсектицидов и ростостимуляторов.

Практическая значимость работы. Впервые за последние 25 лет была произведена оценка современного фитосанитарного состояния на посадках капусты и уточнен доминирующий видовой состав фитофагов и фитопатогенов, в связи с изменением экологических и экономических условий в Среднем Приамурье.

По результатам многолетних исследований выявлены лучшие регуляторы роста (Иммуноцитофит, Гумат натрия, Новосил, Комплекс – 1, Энерген) и биопрепараты (Фитоверм, Битоксибациллин, Бактофит). Впервые экспериментально доказана возможность комплексного применения биосредств на капусте в Приамурье и разработана эффективная технология защиты культуры от фитофагов и

фитопатогенов с использованием Иммуноцитофита, Энергена, Фитоверма, Битоксибациллина, Бактофита.

Производственная проверка диссертационной работы на овощном участке ДальНИИСХ показала возможность промышленного применения эффективной технологии в производстве культуры, как более выгодной с экономической и экологической точки зрения.

Доказана возможность использования на капусте отваров чистотела большого (Chelidonium majus L.), пижмы обыкновенной (Tanacetum vulgare L.), табака настоящего (Nicotiana tabacum L.) и настоя чеснока посевного (Allium sativum L.) в качестве фитоинсектицидов и ростостимуляторов на участках личных подсобных хозяйств.

Апробация работы. Результаты исследований и основные положения диссертационной работы доложены и обсуждены на Всероссийской научно-практической конференции, посвященной 65-летию Хабаровского края «Природные ресурсы Хабаровского края: проблемы науки и образования» (Хабаровск, 2004 г.); на региональной научно-практической конференции «Молодые ученые агропромышленного комплекса Дальневосточного Федерального округа» (Благовещенск, 23-24 ноября 2005 г.); на научной сессии, посвященной 70-летию ДальНИИСХ «Энергосберегающие технологии возделывания сельскохозяйственных культур в условиях Дальнего Востока» (Хабаровск, 14-15 июля 2005 г.); на научно-практической конференции «Регуляция продукционного процесса с.-х. растений» (Орел, 2006 г.); на V Казьминских научных чтениях «Современное научное обеспечение дальневосточной аграрной отрасли» (Хабаровск, 29 ноября 2006 г.); на научно-практической конференции посвященной 20-летию ГНУ ПООС ГНУ ВНИИО Россельхозакадемии (Артем, 2008 г.); на научно-практической конференции молодых ученых, посвященной 100-летию аграрной науки в Дальневосточном регионе (Благовещенск, 11-13 марта 2008 г.); на X и XII краевой конференции молодых ученых (Хабаровск, 2008, 2010 гг.).

Публикации. По теме диссертации опубликовано 14 работ, в том числе изданиях, рекомендованных ВАК – 4.

Структура и объем диссертации. Диссертационная работа состоит из введения, 7 глав, заключения, выводов, приложения, списка литературы из 185 источников, в том числе 34 иностранных работ. Работа изложена на 116 страницах, содержит 20 рисунков и 16 таблиц.

Благодарности. Выражаю глубокую благодарность своему научному руководителю, кандидату сельскохозяйственных наук, ведущему научному сотруднику ДальНИИСХ за доброжелательность, помощь в выполнении исследований, критические замечания и всестороннее содействие в работе. Особо благодарю доктора биологических наук, профессора, директора Естественно - научного института ДВГУПС за ценные советы по оформлению рукописи. Искренне признательна кандидату сельскохозяйственных наук, доценту кафедры биологии ДВГГУ , за практическую помощь и неоценимую моральную поддержку на всех этапах выполнения работы. За методическую помощь при проведении исследований выражаю благодарность

кандидату биологических наук, доценту кафедры биологии ДВГГУ . Искренне благодарна за ценные замечания и рекомендации: доктору биологических наук, профессору ИВЭП ДВО РАН ; доктору биологических наук, профессору Биолого-почвенного института ДВО РАН Гнутовой Раисе Васильевне; доктору биологических наук, профессору ИВЭП ДВО РАН и кандидату биологических наук ИВЭП ДВО РАН .

СОДЖЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Глава 1. Биологическая оценка капусты белокочанной. Основные вредители и болезни. Современные методы защиты растений (Обзор литературы)

В главе обобщены литературные данные о биологических особенностях капусты белокочанной, об основных насекомых-вредителях и болезнях культуры. Рассматриваются современные методы защиты растений. Дана сравнительная характеристика химических и биологических средств защиты растений от насекомых-вредителей. Описывается возможность применения растительных препаратов в качестве фитоинсектицидов, как альтернатива химическим методам. Приведен обзор регуляторов роста и развития растений, раскрыта их химическая природа, влияние на ростовые и формообразовательные процессы, степень изученности и актуальность применения в производстве экологически безопасной овощной продукции.

Глава 2. Почвенно-климатические условия и методика проведения исследований

Опыты проводили в период с 2003 по 2007 гг. на овощном участке ДальНИИСХ (п. Восточный Хабаровского края) и агростанции ДВГГУ, почвы на данных территориях, соответственно, относятся к типу лугово-бурых и подзолисто-бурых, с тяжело суглинистым механическим составом. Агротехника в опытах - общепринятая в крае. Сорт капусты Подарок. Повторность 4-х кратная. В опытах использовались биопрепараты: Битоксибациллин, п (2 кг/га); Фитоверм, кэ (0,4%); Бактофит, сп (0,5%); Лепидоцид, ск (1,5 кг/га), в качестве эталона использовался химпрепарат Циткор, кэ (0,16 л/га). Из биологически активных веществ (БАВ) использовались: Гетероауксин, Иммуноцитофит, Энерген, Гумат натрия, Новосил, Комплекс 1, Лариксин, Агат-1. Применяли их при предпосадочной обработке семян и в период вегетации согласно инструкции, прилагаемой к препарату. В период вегетации против фитофагов проводили 3 обработки, первую при появлении вредителей, превышающих ЭПВ. Учет вредителей проводили перед каждой обработкой и на 7 день после обработки.

В лабораторных, полевых и производственных исследованиях использовались общепринятые методики.

Метеорологические условия в годы проведения опытов были разнообразны и довольно полно отражали особенности региона, что позволило выяснить возможности использования испытываемых препаратов в конкретных условиях.

Глава 3. Фитомониторинг биоценоза посадок капусты белокочанной

При повышенных температурах воздуха и активном питании у вредителей ускоряется прохождение фенофаз, поэтому их развитие и расселение происходит быстрее. В г. г. жаркая и сухая погода способствовала размножению и

распространению крестоцветных блошек, численность которых достигала до 40 шт./раст. (в г. г. – до 15 шт./раст.), капустной моли – макс. численность до 60 шт./раст., средняя – 11 шт/раст. (в г. г. – макс. до 22, средняя 2,8 шт/раст) и тли. Капустная муха на протяжении ряда лет являлась злостным вредителем посадок капусты, ее численность была особенно высока в частном секторе. Капустная совка, капустная и репная белянки в период с 2003 по 2007 г. г. развивались в фазе депрессии, с 1980 по 2000 г. г. капустная белянка отмечена не была, а совка и репная белянка были доминирующими видами, максимальная численность вредителей составляла от 1 до 8 шт./раст. Снижение численности гусениц в последние годы, объясняется тем, что жаркая сухая погода вызывала гибель яиц и гусениц первых возрастов, уменьшала плодовитость бабочек, а также возрастающей активностью энтомофагов во второй период вегетации. Крестоцветные клопы с 2003 по 2007 г. г. на посадках отмечены не были, а в 80-е годы вредителем заселялось до 77% посадок с численностью до 16 шт./раст. В 90-егоды отмечался спад численности популяции (рис. 1).

Рис. 1. Изменение численности вредителей капусты белокочанной

в период с 1980 по 2007 гг. (ср.).

Распространению фитопатогенов на капусте в рассадный период способствовало обустройство пленочных теплиц и парников в одном и том же месте, что привело к повышению инфекционного фона. Так ежегодно с 2003 по 2007 г. г. к концу мая отмечалось поражение пероноспорозом до 60-80% и черной ножкой до 30% растений. Эти заболевания сильно поражали рассаду и в 80-е – 2000-е годы. Последние 6 лет отмечалась возрастающая вредоносность альтернариоза на капусте - болезни, не считавшейся вредоносной с 1980 по 2000 г. г. Предполагаем, что это связано с изменением гидротермических условий в период вегетации. Благоприятные погодные условия и деятельность насекомых - вредителей (особенно тли) - способствовали развитию и распространению слизистого бактериоза. Пораженность растений слизистым бактериозом достигала 50% (2003, 2007 г. г.), в 80-е – 2000-е годы поражение растений было на этом же уровне (рис. 2).

Рис. 2. Пораженность растений капусты болезнями в период с 1980 по 2007 гг.

Таким образом, анализ данных мониторинговых исследований за период с 1980-го по 2007-й годы показал, что произошло изменение доминирующего видового состава и численности фитофагов и фитопатогенов, что в свою очередь привело к снижению качества и урожайности получаемой продукции.

Глава 4. Повышение стрессоустойчивости к биотическим и абиотическим факторам

Впервые в 2003 – 2007 г. г. в условиях Среднего Приамурья были изучены регуляторы роста, как факторы снижения стрессовой ситуации.

В наших опытах использование ростостимуляторов на капусте белокочанной для предпосевной обработки семян и в период вегетации ускоряло прохождение основных фенологических фаз на 2-3 дня в сравнении с контролем. Данные биометрических измерений рассады перед высадкой в грунт показали, что предпосевная обработка семян эффективно влияла на рост и развитие рассады, все испытываемые препараты повышали высоту и облиственность растений (за исключением 2003 г.), общую массу растений и массу корневой системы против контрольных растений (табл. 1).

Величина листового аппарата зависела от метеоусловий года и применяемых ростостимуляторов. Все испытываемые препараты способствовали увеличению площади поверхности листа на 3,см2, содержанию в листьях хлорофилла на 2,4 - 9,2 мг/л и каротиноидов от 0,03 до 0,96 мг/л (табл.2).

Коэффициенты корреляции между площадью листовой поверхности и урожайностью по годам были разными: в 2004 году корреляция была слабая (r=0,3); в 2005 – средняя (r=0,4).

Таблица – 1 Влияние РРР на рост и развитие рассады капусты сорта Подарок ( г. г.).

Вариант (препарат)	Высота рассады, см	Количество листьев, шт./раст.	Общая масса растений, г	Масса корневой системы, г
	2003 г.	2004 г.	2005 г.	2003 г.	2004 г.	2005 г.	2004 г.	2005 г.	2004г.	2005г.
Контроль	32,5	22,3	8,9	6,2	4,2	4,6	41,7	12,5	1,88	1,3
Агаг-25-К	27, 6	-	-	6,0	-	-	-	-	-	-
Комплекс1	30, 5	27, 6	9,3	6,1	4,6	5,4	48, 5	14,5	3,25	1,4
Гумат натрия	-	29, 5	10, 8	-	4,9	5,6	54,3	14,5	3,09	1,3
Гетероауксин	-	26, 7	10,2	-	4,6	5,2	48,7	29,4	2,38	2,8
Новосил	-	26, 9	10, 1	-	4, 2	5,4	39,2	13, 7	2,28	1,3
Лариксин	-	26, 2	9,1	-	4,4	4,6	43, 6	11,2	2,49	1,0
*/Новосил	-	28, 2	10, 9	-	5,0	5,8	51,2	18,5	2,48	2,0
Иммуноцитофит	-	26, 4	10,2	-	4,3	5,4	46, 1	19,2	2,6	2,2

*/ в данном варианте обработка Новосилом проведена только в период вегетации