Глава 9. Фитосанитарные особенности агроэкосистем

Особенности накопления возбудителей болезней, вредных насекомых и сорняков в агроэкосистемах

В настоящее время существенный вред культивируемым растениям наносят примерно 1,5 тыс. различных возбудителей болезней, более 10 тыс. видов насекомых, 1,5 тыс. видов нематод и свыше 1,8 тыс. видов сорняков. Подсчитано, например, что в США урожайность сельскохозяйственных культур может снижаться под влиянием 160 видов бактерий, 250 вирусов, 8 тыс. патогенных грибов, 8 тыс. насекомых и 2000 сорняков.

Более чем 30-летний опыт активной химической борьбы с вредными видами фауны и флоры показал полную бесперспективность одностороннего, базирующегося преимущественно на использовании пестицидов, подхода к обеспечению экологического равновесия в интенсивных агроэкосистемах. Несмотря на значительный рост количества и ассортимента применяемых пестицидов, вредные насекомые, болезни, сорняки, нематоды ежегодно уничтожают до 40 % потенциальной сельскохозяйственной продукции, стоимость мировых потерь которой оценивается в 12-25 млрд дол. Так, даже в США ежегодные потери от болезней, вредителей и сорняков составляют около 20-25 % стоимости получаемой сельскохозяйственной продукции. При этом на посевах ячменя и пшеницы только из-за поражения болезнями теряется более 1/3 потенциального урожая, а убыток от засоренности полей превышает 8 млрд дол. в год. С увелечением интенсивности и масштабов химической защиты агроценозов значительно возрастает вредоносность некоторых видов насекомых и сорняков, увеличивается также число вредоносных возбудителей болезней, зарегистрированных на сельскохозяйственных посевах.

В отличие от культивируемых растений вредные виды фауны и флоры, вследствие высокой гетерогенности их популяций, обладают громадным потенциалом приспособляемости как к неблагоприятным условиям внешней среды, так и к большинству факторов интенсивного растениеводства. Им присущ высокий потенциал не только онтогенетической, но и филогенетической адаптации, в том числе способность образовывать устойчивые к пестицидам расы, штаммы, экотипы. Процесс накопления возбудителей болезней и вредителей в агроценозах значительно усиливается при орошении, использовании высоких доз азотных удобрений и загущении посевов, а также в случаях перехода к монокультуре или севооборотам с короткой ротацией. Чем однотипнее по видовому составу культивируемых растений агроэкосистема, чем больше площадь одновидового массива, тем выше вероятность их поражения вредными видами и тем ниже эффективность локальной и краевой химической обработки.

Помимо негативного влияния на экологическое равновесие, пестициды могут снижать потенциальную продуктивность и экологическую устойчивость агроценозов. Так, обработка растений томата гидразидом малеиновой кислоты, хотя и уменьшает поражение альтернариозом, но ослабляет отток сахаров из листьев, усиливая их накопление в клетках листовой пластинки.

Использование пестицидов нередко индуцирует проявление так называемых ятрогенных болезней растений. Например, обработка посевов сахарной свеклы цинебом или пироцином в 3-4 раза снижает развитие церкоспороза, но одновременно в 6-7 раз увеличивает пораженность растений мучнистой росой.

Применение гербицида симазина на посевах кукурузы способствует усилению развития ржавчины и ряда других заболеваний.

Систематическое использование гербицидов существенно изменяет видовой состав и численность сорной растительности в агроэкосистемах. При этом нередко ускоряется распространение новых, более вредоносных сорняков. Так, длительное (в течение 12-15 последних лет) внесение противо-злакового гербицида ДХМ (дихлоральмочевины) на сахарной свекле в условиях Молдовы значительно усилило засоренность посевов двудольными сорняками, что, в свою очередь, сопровождалось постоянным увеличением плотности корневой тли, маревой щитоноски и лугового мотылька. Постоянное применение гербицидов на посевах кукурузы, хотя и позволило очистить их от многих злаковых сорняков, привело к широкому распространению ранее маловредоносного проса волосовидного. Все больший вред наносят и такие устойчивые к гербицидам виды сорняков, как лебеда и райграс французский, особенно при монокультуре кукурузы.

Аналогичные тенденции характерны и для вредных видов фауны. Например, в США, где насчитывается около 10 тыс. видов вредных насекомых и клещей, интенсивную борьбу ведут в основном со 100 видами, причем на борьбу с 10 из них затрачивается около 90 % всех химических средств. Стремительный рост численности примерно 50 вредных видов насекомых обусловлен тем, что применение инсектицидов резко снизило количество их естественных врагов, восстановление численности которых происходит обычно медленнее, чем популяций их жертв. Так, на посевах сахарной свеклы в последние годы увеличилась вредоносность свекловичной нематоды и тли (уничтожающих до 30 % урожая), тогда как хищные нематоды, ограничивающие численность вредных видов, не могут приспособиться к новым условиям и выпадают из состава фауны.

Как уже отмечалось, снижение устойчивости растений к абиотическим стрессам обычно уменьшает их толерантность к биотическим стрессам, и наоборот. Применение высоких доз азотных удобрений на зерновых культурах, особенно при их загущении, способствует повышению восприимчивости растений к ложной мучнистой росе и ржавчине. Показано, что и численность отдельных видов вредителей (злаковая тля, трипсы, цикадки) на посевах озимой пшеницы при внесении высоких доз азотных удобрений значительно возрастала.

Улучшение водного режима агроценозов за счет орошения благоприятствует размножению патогенов в такой же мере, как и росту растений. Вспашка и междурядная обработка, вегетативное размножение растений также значительно увеличивают распространение заболеваний, особенно вирусных.

Усиление генетической «уязвимости» интенсивных агроэкосистем связано с уменьшением числа используемых видов растений и всевозрастающей генетической однородностью сортов и гибридов. Если в соответствии с археологическими данными на протяжении своей истории человек окультурил свыше 5 тыс. видов высших растений (из примерно 80 тыс. потенциально пригодных для окультурирования), то в настоящее время большую часть своих потребностей в калориях и белке он удовлетворяет за счет возделывания 20-30 видов.

В древности пища была значительно разнообразнее по сравнению с продуктами питания населения цивилизованных стран, где весь кажущийся большим ассортимент представляет собой, по существу, многочисленные комбинации весьма ограниченного числа исходных пищевых продуктов.

Ориентация на уменьшение генетического разнообразия агроэкосистем и применение все большего количества пестицидов позволяет добиваться лишь кратковременного успеха, усугубляя ситуацию в целом. Нарушение экологического равновесия в интенсивных агробиогеоценозах оказывается как бы «выгодным» вредным видам фауны и флоры, способным к более быстрому по сравнению с конкурирующими с ними полезными видами восстановлению численности своих популяций после обработки пестицидами. Кроме того, широкое применение пестицидов и устойчивых к болезням и вредителям сортов создает общий фон, усиливающий темпы естественного отбора в гетерогенных популяциях вредных видов, в результате чего некоторые из них получают массовое распространение.

Автор: Куликов Я.К.