412.биоэкологическое обоснование защиты картофеля от колорадского жука leptinotarsa decemlineata say (coleoptera, chrisomelidae)

На правах рукописи

КАЛИНИНА Кристина Викторовна

БИОЭКОЛОГИЧЕСКОЕ ОБОСНОВАНИЕ ЗАЩИТЫ КАРТОФЕЛЯОТ КОЛОРАДСКОГО ЖУКА LEPTINOTARSA DECEMLINEATA SAY(COLEOPTERA, CHRISOMELIDAE) В УСЛОВИЯХ ЮЖНОЙ ЧАСТИ

СЕВЕРО-ЗАПАДНОГО РЕГИОНА РОССИИ

Специальность 06.01.11. — защита растений

А В Т О Р Е Ф Е Р А Т

диссертации иа соискание ученой степеникандидата биологических наук

/•»(-•>

Великие Луки 2007 у) /

Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»

Диссертационная работа выполнена на кафелре агроэкологии и защитырастений ФГОУ ВПО «Be "школукская государственная сельскохозяйственная

академия»

Научный руководитель д биоч н профессор кафедры агроэкопогии изащиты растений ФГОУ ВПО «ВеликолукскойГСХА» З.В Николаева

Официальные оппоненты д с -х н , профессор, заведующий кафедройзащиты растений РУДН Ю.И. Помазков

к биол н , доцент кафедры энтомологии РГАУ-МСХА им К А Тимирязева В В. Гриценко

Ведущая организация Всероссийский научно-исследоватетьский институткартофечьного хозяйства имени А Г Лорха

Защита диссертации состоится " А* 2007 г в /Узаседании диссертационного совета Д 220 043 04 при Российском государстваграрном университете - V1CXA имени К А Тимирязева

Адрес 127550, Москва, ул Тимирязевская, 49 Ученый совет РГАУ-МСХ \(495) 976-24-92

С диссертацией можно ознакомиться в Центральной научной библиотеке Pi- МСХА имени К А Тимирязева

Автореферат разослан " 2007 ги размещен на сайте университета http '/www timacad ru

Ученый секретарьдиссертационного совета


ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность исследований. Картофель — одна из важнейших, широковозделываемых сельскохозяйственных культур в условиях южной частиСеверо-Западного региона, урожайность которой может достигать 300 ц/га иболее. Однако около половины урожая теряется ежегодно от комплексавредных объектов, среди которых наиболее опасным является колорадскийжук. В этой связи при возделывании картофеля необходимо предусматриватькомплекс мероприятий, направленных на снижение численности колорадскогожука до экономически неощутимого уровня. Особое внимание необходимоуделять внедрению в производство продуктивных устойчивых илиотносительно устойчивых сортов картофеля с различными механизмамиустойчивости к фитофагу, что позволит обеспечите не только долговременныйконтроль плотности популяций вредителя, но и снизит потери урожая. Приэтом не исключается возможность применения инсектицидов из новых,перспективных химических групп. ,

Проблемы защиты картофеля от колорадского жука связаны в первуюочередь с чрезвычайно высокой экологической пластичностью данного вида, воснове которой лежит генетический и связанный с ним адаптивныйполиморфизм. В результате чего популяции колорадского жука способны всовершенно новых условиях легко и сравнительно быстро адаптироваться исохранить при этом высокую потенциальную. жизнеспособность ивредоносность. Микроэволюционные преобразования структуры адекватноместным условиям способствуют отбору наиболее приспособленных форм.Высказано предположение об основополагающем значении абиотическихфакторов микроэволюции в адаптациогенезе популяций вида всубэкстремальных климатических условиях (Фасулати, 1988; Фасулати, Чигрин,1998; Павлюшин, Вилкова и др., 2005).

До настоящего времени колорадский жук остается мало изученнымобъектом на территории южной части Северо-Запада РФ (Псковской области).Особый интерес представляет выяснение роли факторов среды вадаптациогенезе популяций вида. В этой связи возникла необходимость вуточнении биоэкологии колорадского жука, исследовании фенотипическойструктуры популяций с выявлением основных причин ее изменчивости вкачественно различных полевых агроценозах, определением эффективныхспособов ограничения численности вредителя при минимальномотрицательном воздействии на окружающую среду.

Цель и задачи исследованийЦель исследований - биоэкологическое обоснование защиты картофеля от

колорадского жука в условиях южной части Северо-Западного региона России.В задачи исследований входило:

1. Уточнение фенологии колпряпг.к-пт жука, цикла развития, динамикичисленности и факторов, ее определяющих; РГАУ-МСХА

имени К.А. ТимирязеваЦНБ имени Н И . ЖелезноваФонд научный литературы


2. Анализ фенотипической структуры популяций колорадского жука вюжной части Северо-Запада России,

3. Изучение взаимосвязи биоэкологических характеристиквнутрипопуляционных форм колорадского жука с внешними признакамиособей;

4. Оптимизация приемов мониторинга колорадского жука;5 Оценка сортов картофеля по степени устойчивости к

колорадскому жуку;6 Использование фенетического анализа для диагностики возникновения

резистентности в популяциях колорадского жука7 Оценка биологической эффективности, применения

инсектицидов против колорадского жука на картофеле

Научная новизна результатов исстедований Впервые в южной частиСеверо-Западного региона целостно изучены биоэкологическиеособенности колорадского жука, динамика численности и факторы, ееопределяющие Проведен анализ фенотипической структуры различныхгеографических и пищевых популяций фитофага Доказана основополагающаяроль абиотических и антропогенных факторов в адаптациогенезе популяцийколорадского жука, проявляющемуся в формировании фенотипических группимаго с разными типами реакции на критические изменения среды

С учетом широты требований к факторам среды в популяцияхколорадского жука выделены основные внутрипопучяционные экологическиегруппы фенотипов, отличающиеся повышенной толерантностью кнеблагоприятным абиотическим воздействиям, устойчивым сортам иприменяемым инсектицидам Отмечены особенности выдетенной впервые«Псковско-Новгородской» популяции

Впервые в условиях региона обнаружены нематоды (тип круглые червиNemathelminthes, класс Nematodes, род Hexamermis), паразитирующие в течеимаго колорадского жука.

Предложены варианты использования фенетического анализа длядиагностики возникновения резистентности в популяциях колорадского жука,рациональные приемы мониторинга вредителя, устойчивые и относительноустойчивые сорта картофеля Обоснованы мероприятия по защите картофечя отколорадского жука

Практическим результатом работы явилось биоэкологическоеобоснование защиты картофетя от колорадского жука в условиях южной частиСеверо-Западного региона России с учетом процессов адаптациогенезапопуляций вредителя

Для предотвращения потерь урожая от колорадского жука предложеныустойчивые и относительно устойчивые сорта картофеля и рекомендованаоднократная обработка препаратами из группы неоникатиноидов (актара, 250г/кг вдг, д в тиаметоксам, 0,06 кг/га; моспилан, 200 г/кг р п, д в , 0,025 кг/га)при численности личинок младших возрастов, превышающей ЭПВ, в фенофазу«бутонизация — цветение» при значениях СЭТ - 167,8 ± 10,9°С


Апробация работыМатериалы диссертации представлены на международной научно-

практической конференции «Актуальные проблемы земледелия насовременном этапе развития сельского хозяйства» (18 февраля 2004 г., Пенза),международной научно-практической конференции «Наука -сельскохозяйственному производству и образованию» (2004 г., Смоленск),всероссийской научно-практической конференции «Проблемы развитияаграрного сектора региона» (13-15 марта 2006 г., Курск), научно-практическойконференции «Инновации молодых ученых - развитию АПК России» (2006 г.,Великие Луки), I всероссийской научно-практической конференции молодыхученых (25 - 26 мая 2006 г., Уфа), международной конференции молодыхученых «Технологические проблемы сельскохозяйственного производства» (12-13 апреля 2006 г., Ярославль).

Положения, выносимые на защиту:- В условиях южной части Северо-Западного региона России абиотические иантропогенные факторы имеют основополагающее значение в адаптациогенезепопуляций колорадского жука, проявляющемуся в формированиифенотипических групп имаго с разными типами реакции на критическиеизменения среды.- С учетом широты требований к факторам среды в популяциях колорадскогожука выделяются основные внутрипопуляционные экологические группыфенотипов, отличающиеся повышенной толерантностью к неблагоприятнымабиотическим воздействиям, устойчивым сортам и применяемыминсектицидам. Специфичность «Псковско-Новгородской» популяции приналичии девяти типовых морф за счет доминирующего комплекса фенотиповдемонстрирует широту адаптивного потенциала этого вида.- Регулярная диагностика фенетической структуры популяций вредителяпозволит предупредить возникновение резистентности к стрессовым факторамсреды и внесет необходимые изменения в систему защиты картофеля.

Публикации. По материалам диссертации опубликовано 10 печатныхработ.

Структура и объем диссертации. Диссертация изложена на 173 страницахмашинописного текста и состоит из введения, обзора литературы (глава 1),материалов и методов исследований (глава 2), экспериментальной части (главы3,4,5,6), выводов, практических рекомендаций, списка литературы,-приложений. Работа иллюстрирована 8 таблицами и 23 рисунками. Списокиспользованной литературы состоит из 276 наименований, в том числе 84 — наиностранных языках.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ ДИССЕРТАЦИИВВЕДЕНИЕ

Обоснована актуальность темы, сформулированы цель и задачи исследо-ваний, представлены научная новизна и практическая значимость работы.


ГЛАВА 1. КОЛОРАДСКИЙ ЖУК И МЕТОДЫ ОГРАНИЧЕНИЯ ЕГОВРЕДОНОСНОСТИ (обзор литературы)

Приводятся сведения по распространению и значению колорадского жукав России и за рубежом Освещены биоэкологические особенности видаОтмечается недостаток информации в условиях южной части Северо-ЗападаРФ по вопросам фенологии, цикла развития, динамики численности вредителяРассматриваются основные направления построения защитных мероприятийАнализ литературных источников показал недостаточную изученностьзатронутых вопросов в данном регионе, что обусловило выбор темы иопределило задачи исследований

ГЛАВА 2 МЕСТО, УСЛОВИЯ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЙ

Исследования по теме диссертации проводились в условиях южной частиСеверо-Западного региона РФ (Псковская область) в 2003 - 2006 годыМаршрутные обследования осуществлялись в картофельных агроценозахПсковской и Новгородской областей

В главе отражена краткая характеристика природно-климатическихусловий Псковской области и опытных полей в районах исследованийПредставлены материалы и методы исследований Анализ фенотипическойструктуры популяций вредителя с посадок различных сортов картофеляпроводился общепринятым методом С. Р Фасулати (1985, 1986) влабораторных условиях Объем выборок энтомологического материала спосадок картофеля составлял при каждом сборе 120-200 жуков По результатаманализа всех выборок жуков, собранных в течение сезона с учетом сорта и вцелом, подсчитывали среднюю долю каждой морфы Анализ фенообликапопуляций вредителя осуществлялся с учетом влияния метеорологическихпоказателей" коэффициента увлажнения (Исаченко, 1995), гидротермическогопоказателя (ПП). Значения ГТП определяли за различные промежуткивремени за год (ГТП г), сезон (ТТЛ с), месяц (ГТП м)

Фенологические наблюдения проводились на опытных участках и влабораторных условиях Для определения численности колорадского жукаиспользовали методику ВИЗР («Методы оценки сельскохозяйственных культурна групповую устойчивость к вредитечям» 1993, 2003)

Оценка на устойчивость к колорадскому жуку тридцати двухрайонированных и перспективных для северо-западных областей России сортовкартофеля осуществлялась по методике ВИЗР РАН( 1993,2003) Для ускореннойвизуальной оценки степени поврежденности ботвы растений использовалась 5-балльная шкала По окончании сезона наблюдений все образцы оценочныхгрупп ранжировались по каждому показателю, после чего преобразованныеданные обрабатывались методом «суммы мест» (рангов) Урожай клубнейкартофеля учитывали при их уборке За предоставленный семенной материал


автор выражает глубокую признательность кандидату биологических наук С. Р.Фасулати (ВИЗР РАН).

В опытах по оценке биологической эффективности инсектицидовиспользовались препараты, включенные в "Список препаратов иагрохимикатов, разрешенных к применению на территории РоссийскойФедерации" и используемые в базовых хозяйствах.

Обработку данных полевого опыта осуществляли с использованиемкомпьютерных программ Excel XP и статистических методов (Доспехов, 1973;Оптимизация фитосанитарного состояния сельскохозяйственных угодий сиспользованием программ для ПЭВМ, 2001).

ГЛАВА 3. БИОЭКОЛОГИЧЕСКИЕ ОСОБЕННОСТИ КОЛОРАДСКОГОЖУКА В ЮЖНОЙ ЧАСТИ СЕВЕРО-ЗАПАДНОГО РЕГИОНА

Фенология, цикл развития колорадского жука. Несмотря на широкоераспространение колорадского жука, фенология и цикл развития вредителямало изучены в условиях южной части региона. С этой целью в Псковскойобласти с 2003 по 2006 годы осуществлялись наблюдения на опытных участках(п. Майкино, Великолукский район, пгт Новохованск, Невельский район) и влабораторных условиях.

Установлено, что в популяциях этого вида на северо-западе регионапреобладает моновольтинное развитие (2005 - 2006 гг.), но в отдельные годынаблюдается развитие второго поколения (2003 - 2004 гг.).

Сопряженность сезонного развития колорадского жука с конкретнымифенофазами картофеля не четкая. Критерием для определения сроков развитиястадий вредителя может служить показатель суммы эффективныхсреднесуточных температур. Выход перезимовавших имаго вредителя изпочвы отмечен в мае - июне при значениях СЭТ 50,5 ± 18,6°С (нижний порогразвития +11°С). Перезимовавшие жуки в 2003 - 2004 годы появились наповерхности почвы до всходов картофеля, в 2005 году - в фазу «образованиелистьев и стеблей» на среднераннем сорте картофеля Невский, в 2006 году — вфенофазу «рост растений в длину» на раннеспелых и среднеранних сортахкартофеля (Холмогорский, Чародей, Сударыня). Выход имаго продолжался от 1до 3-х месяцев (рисунок 1). Массовый выход перезимовавших имаго в 2003 —2004 годы был зарегистрирован 10-15 июня в фазу «рост растений в длину»,а в 2005 -2006 годы - 23 июня в фазу «смыкание рядков» (СЭТ - 133,5 ±16,9°С).

Яйцекладка длится довольно продолжительное время, наиболееинтенсивна она в июне-июле. В полевых условиях нами зарегистрированычетыре оттенка окраски яйцекладок из пяти, выделенных С, Р. Фасулати (1994).Среднее количество яиц в яйцекладке на разных сортах картофеля значительноварьирует от 5,5 — на сорте Бонус до 47,6 — на сорте Лига.

Отрождение личинок из яиц в полевых условиях отмечено в 2003 годув конце мая в фазу «всходы», в 2004 году - 5 июня в фенофазу «образование


2003-2004 гг.

2005-2006 гг.

2декада

3декада декада

2 | 3декада , декада декада I дек

3дек декада

3 Iдек I дек

I май I августУсловные обозначения

яйцекладки чичинкя куколки

Рисунок 1- Фенология развития колорадского жука на фоне фенологиикартофетя (южная часть Северо-Западного региона, сорт Невский, 2003 - 2006

гг)

листьев и стеблей», в 2005 году — 5 иючя в фазу «бутонизация», 2006 году - вконце июня в фенофазу «смыкание рядков» (СЭТ - 145 ± 19,5°С) Началоокукливания личинок колорадского жука в 2003 - 2004 годы зарегистрированов конце июня в фенофазу «смыкание рядков», а в 2005 — 2006 годы - в фазу«цветение» (30 — 21 иючя, соответственно) при СЭТ 289,9 ± 14,7°С


Выход имаго вредителя летних генераций в южной части Северо-Западного региона в 2003 — 2004 годы начинался в первой декаде июля в фазу«бутонизация», а в 2005 — 2006 годы - в первой декаде августа в фенофазу«образование ягод». Для развития одной генерации потребовалось СЭТ в 356,5± 11,4°С (в среднем 360,0 ± 10,0° С). Появление на поверхности почвы жуковвторой генерации зафиксировано в 2003 — 2004 годы в период с 18 августа по25 августа при СЭТ 559,4 ± 12,0°С.

Таким образом, в условиях южной части Северо-Западного регионаРоссии развитие колорадского жука зависит от абиотических факторов,которые определяют сроки реактивации вредителя и продолжительностьразвития отдельных стадий, а также являются индукторами адаптивныхпроцессов, происходящих в популяциях вида.

Динамика численности и факторы, ее определяющие. Абиотическиефакторы оказывали значительное влияние в годы исследований на динамикучисленности колорадского жука. В 2003 году наблюдалось несколько периодовподъема численности личинок: в третьей декаде июня - до 8,0 - 8,8 особи всреднем на 1 куст; в начале третьей декады июля - 12,2 - 14,2 особи в среднемна 1 куст; в первой декаде августа - 14,6 - 18,2 особи на 1 куст (рисунок 2). В2005 — 2006 годы отмечался только один выраженный подъем численностиличинок - во второй декаде июля (5-7 особей на куст).

Пик выхода имаго летнего поколения в 2003 и 2004 годах приходился напервую декаду августа при численности 0,52 - 0,79 особи в среднем на 1 куст.Появление жуков второго поколения было зарегистрировано только в 2003 и2004 годах. Численность их в момент выхода составила 0,04 - 0,08 особи всреднем на 1 куст при СТВ - 19,9°С - 12,8°С и относительной влажностивоздуха — 76 - 82%. Значения коэффициента увлажнения составляли 0,50 < Кум.< 1,8 при ГТПМ за июль и август - 4,0 - 8,5. Развитие двух генераций возможнопри условии накопления к первой декаде июля СЭТ, равной 360,0 ± 10° С, призначениях за июнь 0,50 < К увл. < 1,8 и ГТП„ 4,5 - 5,5. Полное развитие второйгенерации происходит при накоплении к концу августа СЭТ, равной 560 ± 10"С,при значениях за июль - август 0,50 < К у м . < 1,8 и ГТПм 4,0 - 8,5. Обнаруженыколебания численности колорадского жука в фазу «бутонизация — цветение» наразличных сортах картофеля (рисунок 3).

Одной из причин снижения численности колорадского жука могут быть"тёплые" зимы, характеризующиеся значительными перепадамисреднесуточных температур и значениями ГТПс в зимний период (декабрь,январь, февраль) в 2 раза и более выше среднемноголетнего значения (8,2).

Из биотических факторов наибольшее значение имеют 8 видов местныхэнтомофагов: жужелица волосистая - Pseudophonus rufipes De Geer, пецилюсмедный — Poecilus cupreus L., головач обыкновенный — Broscus cephalotes L.,птеростихус обыкновенный - Pterostichus melanarius L., коровка изменчивая -Adonia variegata Gz., коровка семиточечная - Coccinella septempunctataL.(Coleoptera); лигус травяной - Lygus rugulipennis Popp. (Heteroptera); злато-


10

Ж имаго» личинки

-у&~ Температура С\j имаго 2

яйцеклимаго I

Даты учета

-Относительная влажность воздуха

Рисунок 2 - Сезонная динамика чисченности колорадского жука на сортеЕлизавета (южная часть Псковской области) а - 2003 г,

б - 2005 г

пазка обыкновенная — Chrysopa camea Steph (Neuroptera)Впервые обнаружены паразитические нематоды (тип круглые черви

Nemathelmmthes, класс Nematodes, род Hexamermis) Зараженность ими имагоколорадского жука достигала 44%

ГЛАВА 4. ФЕНОТИПИЧЕСКАЯ СТРУКТУРА ПОПУЛЯЦИЙКОЛОРАДСКОГО ЖУКА В СЕВЕРО-ЗАПАДНОМ РЕГИОНЕ РОССИИ

Анализ фенотипической структуры попутяций колорадского жука,характеризующийся наличием девяти типовых морф, выделенныхсотрудниками ВИЗР (Фасулати, 1981, 1987, 1988, 1990, 1993, Бязырова,Фасулати, 2002, Фасулати, Вилкова, 2000, Вилкова, Фасулати, 2002, и др ) и


-личинки II - Ш возраста

Рисунок 3. Динамика численности колорадского жука на различныхсортах картофеля в фенофазу «бутонизация-цветение» (юг Псковской области,

2005-2006)

известных для других районов распространения вредителя (Фасулати, 1986,1988; Бязырова, Фасулати, 2002; Васильева и др., 2002; Рославцева, 2005; и др.),показал наличие внутривидовой фенотипической гетерогенности. В Псковскойи Новгородской областях Северо-Запада РФ в 2004-2006 годы исследованийнами обнаружены следующие феноформы центральной части рисункапереднеспинки имаго вредителя: (рисунок 4).

№1mm

В

№6

Рисунок 4 - Феноформы центральной части рисунка переднеспинкиимаго Leptinotarsa decemlineata Say (южная часть Северо-Западного региона

РФ)• №1 - пятна В слиты с полосами А (фен АВ), точка ярко выражена

(фенР);• №2 - рисунок несимметричный (фен АВ), точка Р ярко выражена;• №3 - пятна В и полосы А отделены (фен В), точка Р ярко выражена;• №4 - пятна В слиты с полосами А (фен АВ), точка Р слабо

выражена;


12

• №5 - рисунок несимметричный (фен АВ), точка Р слабо выражена,• №6 - пятна В и полосы А отделены (фен В), точка Р слабо

выражена,• №7 - пятна В слиты с полосами А (фен АВ), точка Р отсутствует,• №8 - рисунок несимметричный (фен АВ), точка Р отсутствует,• №9 - пятна В и полосы А отделены (фен В), точка Р отсутствует

Выявлены существенные отличия фенооблика различных географическихпопуляций данного фитофага в районах Псковской и Новгородской областейСеверо-Западного региона, подтверждающиеся статистически [F факт (8,6) >F теор (2,4)] Они складываются за счет разницы в частотах встречаемостиморф №1 - №6, №9 (рисунок 5) Наибольший процент особей морф №1, Н°2отмечен в Новгородской и Печорской популяциях колорадского жука Морфа№6 преобладала во всех представленных географических популяцияхвредителя при значительном доминировании в Невельской (22,3%) иВеликолукской (21,5%) Особи морфы №9 превалировали в Невечьской (9,6%),Великолукской (9,5% - 10,1%) и Новосокольнической (10,0%) популяциях вида

Показана специфичность фенооблика колорадского жука в условияхюжной части Северо-Западного региона «Псковско-Новгородская попувдция»характеризуется доминированием феноморф К°6 (20,0%), .Yal (16,1%), №3(15,9%)

Выявлены существенные отличия фенотипической структуры между«Псковско-Новгородской» группой попутяций колорадского ж>ка и пятьюразличными географическими группами (популяционными комплексами) вида,выделенными С Р. Фасулати в различных картофетеводческих районахЕвропейской части России и стран СНГ (1987, 1^88, 1993) (Таблица 1)

Следоватечьно, фенотипическая структура популяций вредителя нестабильна, подчиняется географической изменчивости В этой связи наряду суточнением биоэкологических особенностей колорадского жука одна из нашихзадач предполагала исследование взаимосвязи внешних признаков особейвредителя с биоэкологическими характеристиками внутрипопуляционныхформ

ГЛАВА 5. ВЗАИМОСВЯЗЬ БИОЭКОЛОГИЧЕСКИХ ХАРАКТЕРИСТИКВНУТРИПОПУЛЯЦИОННЫХ ФОРМ КОЛОРАДСКОГО ЖУКА С

ВНЕШНИМИ ПРИЗНАКАМИ ОСОБЕЙ

Сезонная и многолетняя динамика фенооблика колорадского жука.Для популяций различных районов распространения колорадского жукавыявлена зависимость фенооблика от гадротермичесхих факторов среды(Фасулати, 1986, 1988, Бязырова, Фасулати, 2002, Васильева и др, 2002,Рославцева, 2005, и др) Аналогичная закономерность отмечена нами вусловиях южной части Псковской области Некоторые фенотипы по предвари-


13

erfЛадожской

озеро

Санкт-Петербург Ленинградскаяобласть

Псковскаяобласть Новгород Новгородская область

СШС «Ильмень»

Гаерскаяобласть

СПК «Красное знамя»

евельХ!Х1 •*—СИК «Корки»

БелоруссияСмоленская

область

7+Я

Рисунок 5- Районы исследований (масштаб 1 см . 60 км)Условные обозначения _ — — - границы областей,

- местоположение картофелеводческих хозяйств

средние доли феноформ №№1-9 рисункажуков в % к общему числу особей


Таблица 1 - Сравнительная характеристика фенооблика географическихrpyim популяций Leptinotarsa decemlineata Say.

Феноформыимаго, №

123456

7+89

Сравнение частоты (доли) встречаемости феноформ к общему числу особей,%

2004-2006 гг.

Г16,17,915,912,8П.220,06,0

10,1

По С. Р. Фасулати (1988)

I25,012,917,512,710,715,03,03,2

F4. (0,41) bFKD. (0,26)

II19,612,617,011,911,020,82,84,3

F*. (0,50) bFKo. (0,26)

• III14,112,520,09,812.025,12,14,6

F*. (0,38) £FKd. (0,26)

IV8,79,419,88,911,633,22,36,1

F4. (0,23) SFK , (0,26)

V4,05,211,87,713,041,54,712,2

F*. (0,14) SFm . (0,26)Объем проанализированного материала:

выборок:

жуков:

22

5058

34

8361

35

13578

63

19198

92

29022

8

2179

Примечание:Г — «Псковско-Новгородская»; I — северная ; II - центральная; III —

промежуточная; IV - юго-восточная; V - южная

тельным наблюдениям способны переносить сравнительно широкий диапазонизменений гидротермических условий среды (толерантные), другие же,наоборот, проявляют определенную избирательность, могут нормальносуществовать при определённом их диапазоне (четыре группы, различные потребованиям к теплу и влажности). С учетом отмеченных закономерностейнами были выделены условно в популяциях колорадского жука основныевнутрипопуляционные экологические группы: холодостойкие, теплолюбивые,засухоустойчивые, влаголюбивые, толерантные (табл. 2),

Внутрипопуляционный полиморфизм обеспечивает повышеннуюэкологическую пластичность этому виду и жизнеспособность популяции.Проведенный анализ сезонной и многолетней динамики фенооблика вредителядоказал наличие взаимосвязи биоэкологических характеристиквнутрипопуляционных форм колорадского жука с внешними признакамиособей.

Изменчивость фенотипических форм колорадского жука взависимости от вида и сорта культур. Проведенный сравнительный анализпопуляций вредителя по соотношению частот встречаемости особей каждой из


IS

Таблица 2 - Внутрипопуляционные экологические группы колорадского жукаНазвание группыХолодостойкие

Теплолюбивые

Толерантные

Засухоустойчивые

Влаголюбивые

Диапазон требований3 0 < ГТП, < 8 0

8 I < ГТП„ < 12 0

8 1 < П П 3 < 17 05 0 < ГТП, < 8 0

4 0 < ГТП., < 6 55 0 < Г Т П о < 1 1 0

0 5 < Куш < 2 7

2 8<К™ < 3 5

Феноформы имаго, №№1, №3. Д°4. №6

Ks7, №8. №9

№2, №5. №6

№7, „Y°8, X°9

9 основных феноморф по признакам рисунка переднеспинки имаго с посадокразличных сортов картофеля из Невельского района Псковской области выявилнекоторые различия в соотношении морф «У»! - №4, №6 и №9 Так, на сортахРябинушка и Скарб доминировали особи с феноморфами .Ч»1 (24,4% и 27,8%,соответственно), №2 (15,1%), .N°4 (19,6%) Наибольший процент особейвредителя с морфами -N°3 (20,7% - 16,3%, соответственно), JM°6 (17,7% - 21,0%,соответственно) отмечен на сортах Луговской и Чародей Частотывстречаемости особей с морфой №9 на данных сортах были выше (6,7% - 7,8%,соответственно), чем на сортах Рябинушка и Скарб (3,2 % - 1,6%,соответственно)

Показана неоднородность фенотипического состава природныхпопуляций колорадского жука в агробиоценозах разных видов пасленовыхкутьтур Так, на баклажане сорта Длинный фиолетовый доминантнымиявлялись доли особей с морфами № 6 (40%), ,Y°4 (20%), №3 (15%)Встречаемость особей с феноморфами №5, №9 находилась в пределах 10 %, а№2 - 5 % Проценты имаго с морфами .Vs6 (40,9%), №3 (22,7%), №9 (18,2%)преобладали на сорте баклажана Снежный Частота встречаемости особей сморфой К°5 на данной культуре и сорте составляла 13,6%, а феноморфы №4 -4,5% На томате сорта Агата обнаружены особи только трех из девятиосновных типов феноформ рисунка переднеспинки имаго вредителя (№6 -50%, №3 - 30%, Х°9 - 20%), а на перце сорта Медаль - две из девяти типовыхморф (№4 - 66,7% и №6 - 33,3%)

Стедовательно, фенообчик колорадского жука одной и той жегеографической популяции может меняться в зависимости от сорта и видапастеновых культур, что свидетельствует о высоком адаптивном потенциалевредителя

Фонетический анализ популяций колорадского жука при разнойинтенсивности химических обработок. Оттичия фенотипической структурывредителя в зависимости от интенсивности химических обработокскладываются за счет существенной разницы в долевом соотношении особей сморфами №1 (21,2% - в картофельных агроценозах без инсектицидной нагрузки


16

и 8,4% - с регулярными обработками), №3 (14,6% и 22,1%, соответственно),№5 (5,3% - 12,1%, соответственно), №6 (16,8% - 26,9%, соответственно)

ГЛАВА 6. БИОЭКОЛОГИЧЕСКОЕ ОБОСНОВАНИЕ МЕРОПРИЯТИЙ ПОЗАЩИТЕ КАРТОФЕЛЯ ОТ КОЛОРАДСКОГО ЖУКА В УСЛОВИЯХ

ЮЖНОЙ ЧАСТИ СЕВЕРО-ЗАПАДА РФ

Биоэкологическое обоснование и рациональные приемы мониторингаколорадского жука. Сигнализация сроков и места проведения химическихобработок основывается на прогнозе развития вредителя и данных о егочисленности в уязвимые фенофазы растения. Значения СЭТ позволяютпрогнозировать сроки развития отдельных стадий колорадского жука и числопоколений. При значениях СЭТ 360,0 ± 10,0°С в условиях южной частиСеверо-Запада России колорадский жук развивается в 1 поколении, а при СЭТ560,0 ± 10,0°С — в 2-х поколениях. При сопоставлении фактическойчисленности личинок с ЭПВ принимается решение о целесообразности мерборьбы и уточняются их сроки. Оптимальным для применения инсектицидовпротив колорадского жука является период массового появления личиноквторого возраста.

Оценка сортов картофеля по степени устойчивости к колорадскомужуку. Анализ данных оценки 32-х районированных и перспективных длясеверо-западных областей России сортов картофеля на устойчивость кколорадскому жуку позволил выделить пять категорий устойчивости (таблица3). Выявлены сорта картофеля, обладающие наиболее выраженнымиантиксенотическими свойствами, проявляющимися в воздействии на вредителякомплекса репеллентных реакций при выборе корма и мест откладки яиц. Этосорта: Сударыня (0,06 кладок яиц и 0,08 перезимовавших имаго в среднем на 1куст), Дина (0,04 и 0,08, соответственно), Памяти Осиповой и Добрыня (0,06 и0,04, соответственно). Органогенетический барьер устойчивости, согласнопроведенным нами исследованиям, свойственен сортам картофеля: Елизавета,Холмогорский, Бонус, Изора, Памяти Осиповой, Лига, Дерби, некротический -Рябинушка (процент кладок яиц с признаками некроза тканей листа под нимисоответствует 100%), Бонус (67% кладок яиц с признаками некроза),Луговской, Журавинка, Латона (50%), Елизавета (40%), Роко (17%), Пушкинец(10%). Морфологическим барьером устойчивости обладает сорт Изора(толщина листовой пластинки - 290 мкм, количество стеблей в среднем на 1куст составляет - 4,8 шт.). Степень заселенности сортов картофеля существеннозависит от фенофазы культуры (рисунок 6).

Данные по поврежденности коррелировали с урожайностью сортов.Коэффициент корреляции (г) между поврежденностью и урожайностьюразличных сортов картофеля варьировал от - 0,712 до - 0,977.

Таким образом, исследования, проведенные в условиях южной частиСеверо-Западного региона России, позволили выделить перспективныеустойчивые или относительно устойчивые к колорадскому жуку сортакартофеля.


17

Таблица 3 - Результаты оценки сортов картофеля на устойчивость кколорадскому жуку в условиях Северо-Запада РФ (южная часть Псковскойобласти, Невельский район, пгт Новохованск, 2005 - 2006 гг )

1->34

56

78910И12131415161718192021222324

25

26272829303132

Группа спелости

I Раннеспелые

II Среднеранние

III Средне- ипозднеспелые

Название сорта

Памяти ОсиповойБОНУС

ИзораЛигаХо1могорскийСнегирьЛатонаДербиПушкинецВдохновениеСударыняНептунДинаВикторияРябинушкаДобрыняРадонежскийРождественскийОдиссейНевскийЗагадка ПитераЕчизаветаЧародейДетскосельский

Скарб

ЛадожскийАврораРокоПетербургскийЛуговскойЖуравинкаНаяда

Средний индекси градацияустойчивости 1у

3 473.903 974,785 015 455 475 637.185 355 515,605 646 156,537,727,947 958 419,3510 2310 6510 9312 04

2,94

3 094 244 434,544 615 74

Категорияустойчивости

ВУУУС

ссссвУУУУУУсссссннввВУу Iс 1сссн

6,41 | В

Использование фонетического анализа для диагностики возникновениярезистентности в популяциях колорадского жука. Анализ фенообликапопуляций фитофага в южной части Северо-Западного региона России показалварьирование их фенотипического состава в зависимости от сортаСущественная разница в долевом соотношении феноморф свидетельствуют обизбирательности действия иммуногенетических механизмов на различные ге-нотипы колорадского жука Проведенные исследования позволили для каждой


18

Сорта картофеляI начало цветения • конец цветения

Рисунок 6. Поврежденность ботвы различных сортов картофеляколорадским жуком (южная часть Псковской области, 2005 - 2006 гг.)

группы сортов, различающиеся по степени устойчивости, выделить наиболеехарактерные фенотипы: устойчивые сорта (Рябинушка — увеличивается доляособей вида с феноморфами №1, №2, №4; Памяти Осиповой - №4, №1, №2 илинеравномерное распределение №1 - №6, №9); слабоустойчивый (Луговской -№1, №6, №3, №9); восприимчивый (Чародей - №6, №3, №9, №7, №8).

Вышеперечисленные данные свидетельствуют о необходимостиежегодного и дифференцированного по сортам проведения фенетическогоанализа популяций колорадского жука. Это позволит диагностироватьпоявившуюся со временем резистентность к тому или иному сорту картофеля впопуляциях вредителя и в последующем приостановит данный процесс.

Эффективность применения инсектицидов против колорадскогожука. Доказана целесообразность использования для защиты картофеля отколорадского жука в момент массового отрождения и питания на листьяхличинок младших возрастов препаратов из группы неоникотиноидов — актара имоспилан. В результате длительного действия этих инсектицидов численностьвредителя в течение вегетационного периода была ниже ЭПВ, и второйобработки не потребовалось (таблица 4), Потери урожая в вариантах безобработки достигали 28 — 30 %

Применяемые препараты актара и моспилан в 2005 и 2006 годахпозволили обеспечить значительную прибавку урожая картофеля,составляющую 195 — 177 ц/га и 175 —147 ц/ra соответственно. .


19

Таблица 4 - Оценка биологической эффективности инсектицидов,применяемых против колорадского жука в фенофазу «бутонизация — цветение»(Невельский район, 2005 - 2006 гт, сорт Елизавета)

Варианты опыта

Численность | Биологическая эффективность на день учета,•шчинокдо [ %

обработки, в [Норма

расходапрепара- ' среднем на 1

I

3-й 7 й

тал (кг)'га

куст2006

2005 ) 2006 | 200S 2006

14-й

2005 2006 !

I Контроль (вода) 6,S I 7 2 — |Денис, к э (25

г'л) 0,1 6 0 82 82,7 78,2 I 76,0 | 56,4 58,4 49,5

] Актара, вдг (250 iг'кг) 0,06 5,7 6 3 100 99 5 99 2 I 96,9 98,5 93 4

Конфидор, врк(200 г'1) 0.1 5,1 7,0 92 2 91,7 I 82,3 | 81.7 75,2 74,4

Моспилан, р п(200 г'кг) 0,025 7,8 98 3 I — 95,3 91,3

ВЫВОДЫ

В условиях южной части Северо-Западного региона России колорадскийжук — важнейший вредитель на картофепе Потери урожая могутдостигать 30% и болееВажнейшим лимитирующим фактором, воздействующим на изменениечисленности колорадского жука, является гидротермический режим впериод развития вредителя и зимовки Это проявляется в изменении нетолько плотности попутяции вредителя, но и количества поколений Призначениях СЭТ 360,0 ± 10° С развивается в 1 поколении Полное развитиевторой генерации происходит при накоплении к концу августа СЭТ,равной 560 := 10° С, при значениях за июль - август 0,50 < К у м < 1,8 иГТПМ 4,0 - 8,5Причинами снижения чистенности колорадского жука могут быть"теплые" зимы, характеризующиеся значительными перепадамисреднесуточных температур и существенным (в 2 раза и более вышесреднемноголетнего значения) превышением значений ГТПС в зимнийпериодИз биотических факторов наибольшее значение имеют 8 видов хищныхэнтомофагов жужелица волосистая - Pseudophonus rufipes De Geer,пецилюс медный — Poecilus cupreus L, головач обыкновенный - Broscuscephalotes L, птеростихус обыкновенный — Pterostichus melananus L,коровка изменчивая - Adoma variegata Gz, коровка семиточечная -Coccmella septempunctata L (Coleoptera), лигус травяной - Lygusruguhpenrus Popp (Heteroptera), златоглазка обыкновенная - Chrysopacarnea Steph (Neuroptera) Впервые обнаружены паразитические


20

нематоды (тип круглые червя Nemathelminthes, класс Nematodes, родHexamermis). Зараженность имаго колорадского жука достигала 44%.

5. Популяции колорадского жука на территории южной части Северо-Западного региона России характеризуются внутривидовойгетерогенностью при наличии девяти типовых морф, известных длядругих районов распространения вредителя. Отличительнойособенностью является специфика «Псковско-Новгородской популяции»при доминировании феноморф №б (20,0%), №1 (16,1%), №3 (15,9%).

6. Фенотипическая структура популяций вида не стабильна, подчиняетсягеографической, временнбй изменчивости и антропогеннойтрансформации, что связано с высоким адаптивным потенциаломвредителя. Механизм устойчивости популяции колорадского жука кабиотическим факторам и антропогенной нагрузке проявляется визменении соотношения разных групп фенотипов имаго на фонеусиления фенотипической изменчивости, в формированиифенотипических групп имаго с разными типами реакции на критическиеизменения среды.

7. Доказано наличие взаимосвязи биоэкологических характеристиквнугрипопуляционных форм колорадского жука с внешними признакамиособей. С учетом широты требований к факторам среды условновыделены в популяциях колорадского жука основныевнутрипопуляционные экологические группы: холодостойкие,теплолюбивые, засухоустойчивые, влаголюбивые, толерантные. Приусиливающейся антропогенной нагрузке выделяются группы фенотипов,отличающиеся повышенной толерантностью к устойчивым сортам(морфы №1, №2, №4) и применяемым инсектицидам (морфы №3, №5,№6).

8. Для прогнозирования сроков развития колорадского жука следуетиспользовать показатель СЭТ (со дня устойчивого перехода roci через11°С). Начало выхода перезимовавших имаго при значениях суммыэффективных температур 50,5 ± 18,6°С, массовый выход имаго - приСЭТ 133,5 ± 16,9°С, первые яйцекладки - при СЭТ 105,5 ± 18.ГС,массовое появление личинок второго возраста при значениях СЭТ - 167,8± 10,9°С.

9. Районированные и перспективные для северо-западных областей Россиисорта картофеля с различными типами и механизмами устойчивости кколорадскому жуку: раннеспелые - Памяти Осиповой, Бонус, Изора;среднеранние - Вдохновение, Сударыня, Нептун, Дина, Виктория,Рябинушка; средне- и позднеспелые - Скарб, Ладожский.Антиксенотическими. свойствами обладают сорта Сударыня, Дина,Памяти Осиповой, Добрыня. Наиболее выносливые сорта - Ладожский иИзора. Антибиотическими свойствами характеризуются сортаРябинушка, Бонус, Памяти Осиповой, Изора.

10. Для предотвращения потерь урожая целесообразно проводитьоднократную обработку против личинок колорадского жука младших


возрастов в фенофазу «бутонизация — цветение» при численностиличинок, превышающей ЭПВ, препаратами из группы неоникатиноидов(например актара, 250 г/кг ВДГ, д в тиаметоксам, 0,06 кг/га, моспилан,200 г/кг РП, д в ацетамиприд, 0,025 кг/га) Хозяйственнаяэффективность при использовании препаратов актара и моспилансоставляет 195 — 177 ц/га и 175 - 147 ц/га соответственно

ПРАКТИЧЕСКИЕ РЕКОМЕНДАЦИИ

1 С цетью снижения численности вредителя и потерь урожая картофеляцечесообразно возделывать высокопродуктивные, районированные,перспективные дчя северо-западных обчастей России устойчивые кколорадскому жуку сорта картофеля с различными типами имеханизмами устойчивости (раннеспелые- Памяти Осиповой, Бонус,Изора; среднеранние Вдохновение, Сударыня, Нептун, Дина, Виктория,Рябинушка, средне- и позднеспелые Скарб, Ладожский)

2 Для защиты картофеля от колорадского жука необходимо использоватьпрепараты из группы неоникатиноидов (актара, 250 г/кг вдг, д втиаметоксам, 0,06 кг/га, моспилан, 200 г/кг р п, д в ацетамиприд, 0,025кг/га) против тичинок фитофага младших возрастов в фенофазу«бутонизация - цветение» при численности, превышающейустановленный ЭПВ

3 С целью выявления возникающей резистентности к тому или иномусорту картофеля или применяемым инсектицидам важно проводитьежегодный и дифференцированный по сортам анализ фенотипическойструктуры популяций кочорадского жука

СПИСОК РАБОТ, ОПУБЛИКОВАННЫХ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ

1. Калинина К.В К вопросу изучения колорадского жука в Псковскойобласти / К.В Калинина, 3 В Николаева // Актуальные проблемыземледелия на современном этапе развития сельского хозяйства сбматериалов междунар науч -практ. конф, посвящ 50-летию кафедрыобщего земледелия (17-18 февраля 2004 г ) - Пенза, 2004 - С 173 - 174

2 Калинина К.В. Оценка сортов пасченовых культур на устойчивость кколорадскому жуку в условиях Псковской области / K B Калинина, 3 ВНиколаева // Наука — сельскохозяйственному производству иобразованию сб материалов междунар науч -практ конф. 4 1-Смоленск, 2004 - С. 151 - 153

3 Павлов И. Н Эффективные инсектициды в борьбе с колорадским жуком /И Н Павлов, К.В Калинина, 3 В. Николаева // Проблемы развитияаграрного сектора региона материалы всероссийской научно-практконф (13-15марта2006г,г Курск) Ч 1 -Курск, 2006 - С. 180- 181


22

4. Калинина К. В. Развитие колорадского жука в условиях Псковскойобласти / К.В. Калинина // Инновации молодых ученых - развитию АПКРоссии: сб. материалов науч.-практ. конф. Часть 1: Современныедостижения агрономической науки. Проблемы зоотехнической науки. —Великие Луки: РИО ВГСХА, 2006. - С. 30 - 31.

5. Калинина К. В. Оценка сортов картофеля на устойчивость кколорадскому жуку в Псковской области / К.' В. Калинина // ВестникРоссийского госуд. аграр. заоч. ун-та. - М., 2006. - №1 (6). - С. 97 - 99.

6. Калинина К.В. Один из способов экологизации защиты картофеля отколорадского жука в условиях Псковской области / К. В. Калинина, 3. В.Николаева, И. Н. Павлов // Вестник Российского госуд. аграр. заоч. ун-та.- М . , 2006. -№1 (6). - С. 99-101.

7. Калинина К. В. Изучение фенотипической структуры популяцийколорадского жука на территории Псковской области / К.В. Калинина,З.В. Николаева // Технологические проблемы сельскохозяйственногопроизводства: сб. науч. тр. Ч. 1. - Ярославль: ФГОУ ВПО ЯГСХА, 2006. -С. 100-102.

8. Калинина К.В. Биоэкологические особенности колорадского жука иэффективность инсектицидов в борьбе с ним в условиях Псковскойобласти / К. В. Калинина, 3. В. Николаева, И. Н. Павлов // Молодыеученые в реализации приоритетного национального проекта «РазвитиеАПК»: материалы I Всерос. науч.-практ. конф. молодых ученых (25 -26мая 2006 г.). Часть 1 - Уфа: Башкирский ГАУ, 2006. - С. 98 - 100.

9. Калинина К. В. Результаты оценки сортов картофеля на устойчивость кколорадскому жуку в условиях Северо-Запада России / К. В. Калинина, 3.В. Николаева // Картофель и овощи. - 2007. - № 8 . - С . 16-18

10. Калинина К.В. Устойчивость некоторых сортов картофеля кколорадскому жуку / К. В. Калинина, 3. В. Николаева // Агро XXI. —2007.- №1-3.- С.10 -12.

Лицензия ЛР № 040831 Подписано к печати 04.09.07 г.Формат 60x90/16

Усл. печ. 1,5 л. Тираж 100 экз.Заказ 103

Редакционно-издательский отдел ФГОУ ВПО «ВГСХА»182100, г. Великие Луки, пл. Ленина, 1


Documents

412.биоэкологическое обоснование защиты картофеля от колорадского жука leptinotarsa decemlineata say (coleoptera, chrisomelidae)