Обґрунтування дистанційного моніторингу фітосанітарного стану посівів польових культур в Україні
Формування ентомокомплексів окремих регіональних агроценозів. Вплив систем землеробства на сезонну та багаторічну динаміку формування домінуючих видів комах-фітофагів Coleoptera, Lepidoptera, Diptera, Hymenoptera, Hemiptera, Homoptera у ланцюгах сівозмін.
| Рубрика | Экология и охрана природы |
| Вид | статья |
| Язык | украинский |
| Дата добавления | 15.10.2024 |
| Размер файла | 20,2 K |
Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже
Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.
Размещено на http://www.allbest.ru/
Обґрунтування дистанційного моніторингу фітосанітарного стану посівів польових культур в Україні
Доля М.М., Мороз С.Ю. Опальчук РМ., Попович М.В., Мамчур Д.О.
У статті висвітлено особливості формування ентомокомплексів окремих регіональних агроценозів. Проведено аналіз впливу систем землеробства на сезонну та багаторічну динаміку формування домінуючих видів комах-фітофагів представників рядів: Coleoptera, Lepidoptera, Diptera, Hymenoptera, Hemiptera, Homoptera та інших у ланцюгах сівозмін.
Оцінено вплив комплексу заходів захисту зернових і технічних культур на заселення районованих сортів та гібридів шкідниками. Визначено особливості біології домінуючих видів фітофагів за короткоротаційних сівозмін.
За сучасних технологій вирощування польових культур уточнено механізми саморегуляції ентомокомплексів і показники відповідності сезонного стану польових агроценозів за принципами їх сталого розвитку.
Проведено аналіз наукових розробок щодо фітосанітарного стану угідь і особливостей формування регіональних структур ентомокомплексів. Уточнено ступені заселення польових культур комплексами комах-фітофагів за показниками антропогенного навантаження.
Наведені дані щодо методології фітосанітарного дистанційного моніторингу стану посівів польових культур та розроби предикторів прогнозу розмноження фітофагів для окремих умов формування агроценозів. Зокрема, за ресурсоощадних нових систем ведення рослинництва в Україні.
В стані проведено узагальнення методологічних аспектів створення модельних схем спостереження і контролю комах-фітофагів у короткоротаційних польових сівозмінах сучасних типів ценозів.
За комплексом показників обґрунтовано застосування дистанційного моніторингу фітосанітарного стану посівів польових культур по рівнях абіотичних, біотичних чинників і антропогенного навантаження та закордонних науково-практичних розробок.
Ключові слова: фітосанітарний моніторинг, ентомокомлекси, польова сівозміна, фітофаги, комплекс чинників, прогноз розмноження шкідників.
Dolia N.M., Moroz S.Yu., Opalchuk R.M., Popovych M.V., Mamchur D.O. The rationale for remote monitoring of the phytosanitary condition of field crops in Ukraine
The article highlights the peculiarities of the formation of entomocomplexes of individual regional agrocenoses. The influence of farming systems on the seasonal and long-term dynamics of the dominant species of insect phytophagous of the orders: Coleoptera, Lepidoptera, Diptera, Hymenoptera, Hemiptera, Homoptera and others in crop rotation chains.
The influence of a set of measures to protect cereals and industrial crops on the population of zoned varieties and hybrids by pests was assessed. The peculiarities of the biology of the dominant phytophage species in short rotation crop rotations were determined.
The mechanisms of self-regulation of entomocomplexes and indicators of compliance of the seasonal state of field agrocenoses with the principles of their sustainable development were clarified under modern technologies of field crops cultivation.
The analysis of scientific developments on the phytosanitary state of land and the peculiarities of the formation of regional structures of entomocomplexes was carried out. The degree offield crops colonization by insect-phytophagous complexes in terms of anthropogenic load is specified.
The data on the methodology ofphytosanitary remote monitoring of field crops and the development of predictorsfor theforecast ofphytophage reproductionfor certain conditions of agrocenosesformation are presented. In particular, under resource-saving new systems of crop production in Ukraine.
The methodological aspects of creating model schemes for monitoring and controlling insect phytophages in short-rotation field crop rotations of modern types of cenoses were generalized.
According to the complex of indicators, the use of remote monitoring of the phytosanitary condition of field crops in terms of abiotic, biotic factors and anthropogenic load and foreign scientific and practical developments is substantiated.
Key words: phytosanitary monitoring, entomocomplexes, field crop rotation, phytophages, complex offactors, pest reproduction forecast.
Постановка проблеми
комаха-фітофаг ентомокомплекс агроценоз
У 2010-2023 рр. значні сезонні зміни погоди і особливості застосування систем обробіток ґрунту та живлення рослин, а також спеціальних заходів захисту польових культур від комплексу шкідливих організмів впливало як на формуванню нових механізмів саморегуляції ентомокомплексів, так і інтенсивності розмноження домінуючих шкідливих видів із зниженням ефективності систем контролю фітофагів в цілому [3; 4]. Зокрема, із урахуванням комплексу факторів і в першу чергу абіотичні чинники і норми, строки і кратності застосування та рівні накопичення мікрозалишків засобів хімізації агроценозів як: показників ефективності та технологічності спеціальних заходів хімізації та особливо контролю чисельності шкідливих організмів на видовому та популяційному рівнях [1]. Кількісні властивості таких значень у певному просторі та часі дозволяють широкомасштабно впровадити у виробництво дистанційний моніторинг фітосанітарного стану посівів зернових і технічних культур із використанням сучасних дронів [8]. запрограмованих на виконання певних регіональних завдань, в тому числі з своєчасним і регламентованим внесенням добрив і засобів захисту рослин. Так, за фенологічних, морфо-фізіологічних і фітотоксичних показників стану польових культур, а також трофічних зв'язків фітофагів набуває вагомого значення прогнозний та порівняльний методи оцінки фітосанітарного стану і своєчасного контролю комплексу шкідливих організмів за моніторингового комплексу контролю, стану агроценозів і їх впливу на розмноження шкідників [5-7; 9].
Постановка завдання. Метою досліджень було провести моніторинг фіто- санітарного стану агроценозів за сучасних показників впливу коливань погоди і антропогенного хімічного навантаження на розвиток, розмноження і поширення шкідників у короткоротаційних сівозмінах. Розробити методологію створення програми дистанційного спостереження і прогнозу формування комплексу шкідливих організмів за чинниками конкретних агрохімічних показників агроценозів. Вдосконалення дистанційних методів моніторингу фітосанітарного стану посівів польових культур дозволить підвищити ефективність систем захисту зернових і технічних сільськогосподарських культур у господарствах усіх форм власності.
Методика досліджень. Виявлення та обліки комах-фітофагів проводили за загальноприйнятими методиками щодо виявлення та обліків фітофагів і оцінки механізмів стійкості домінуючих шкідливих організмів із аналізом особливостей впливу засобів контролю фітофагів за ресурсоощадних систем захисту польових. [2].
Виклад основного матеріалу досліджень
У 2010-2021 рр. в базових господарствах спостережень Одеської, Миколаївської, Херсонської, Вінницької, Київської, Дніпропетровської, Житомирської, Хмельницької, Чернігівської, Волинської та інших областей України надзвичайно важливим є контроль фітосанітарного стану польових культур за рівнями агрохімічного стану ґрунтів і трофічних ланцюгів сучасних короткоротаційних сівозмін. Так, в роки досліджень ентомокомлекси польових культур формувалися на фоні значних коливань у ґрунті динаміки рухомих форм макроелементів: мінерального азоту 31-48 мг/кг, фосфору 15-26 мг/кг, калію 61-80 мг/кг і рН 4,3-6,9 та вмісту гумусу 1,9-3,5 % (табл. 1). За відмічених варіацій у ґрунті елементів живлення встановлено значні зміни у структурі заселення посівів пшениці озимої, ячменю озимого, ріпаку, кукурудзи та соняшнику комплексом комах-фітофагів. Відмічено істотну динаміку коефіцієнтів спряженості чисельності як ґрунтоживучих: дротяники, так і мігруючих видів, попелиці, цикадки, клопи, соняшникова шипоноска, шведська, пшенична, озима, гессенська мухи із сучасними рівнями забезпечення сільськогосподарських культур елементами живлення. З урахуванням забезпечення ґрунтів та екологічних вимог сільськогосподарських культур до зазначених показників, порівняно високим ступенем відповідності фітосанітарного стану набував соняшник (71-83%). За ним послідовно розташовуються: пшениця озима (69-82%), ячмінь озимий (65-80%), кукурудза (62-75%) і ріпак (58-65%) (табл. 2). Водночас порівняно найбільш оптимальне співвідношення агрохімічних показників і середніх значень чисельності комах-фітофагів відзначено за окремих ланок короткоротаційних сівозмін: «зернові колосові-соняшник» і «кукурудза-кукурудза-соняшник», «ячмінь-ріпак».
Ці особливості заслуговують особливої уваги при розробці і застосуванні у виробництві систем дистанційного моніторингу фіто- санітарного стану посівів польових культур. Зокрема, із урахуванням показників моніторингового контролю динаміки і наслідків застосованих агрохімікатів. Відмічена закономірність сучасних трофічних ланцюгів системи: «сільськогосподарські культури - комахи-фітофаги» свідчить про необхідність застосування нових методологій управління в агросфері за ступенем антропогенного навантаження як важливої основи фітосанітарної стійкості ценозів. Це має запобігти поширенню домінуючих видів комах-фітофагів й набуттю порівняно високих рівнів життєдіяльності спеціалізованих шкідливих організмів, а також сприяти своєчасному їх виявленню та контролю. За наявності зазначеної вище локальної інформації необхідно застосовувати дистанційний моніторинг фітосанітарного стану ведення ресурсоощадних біологічно орієнтованих заходів захисту рослин в Україні.
Дослідження особливостей формування регіональних структур ентомокомп- лексів та інших угрупувань шкідливих організмів свідчить, що вони сформувались під впливом як погодно-кліматичних чинників, так і систем ведення рослинництва. Зокрема насичення ґрунтів засобами хімізації без наявного балансу за органічних добрив, що призвело до порушення механізмів саморегуляції енто- мокомплексів, розповсюдженню комах-фітофагів із пріоритетним розмноженням на фоні порівняно високих норм туків. З урахуванням таких змін у трофічних зв'язках шкідників розроблена типова схематична структура дистанційного моніторингу фітосанітарного стану посівів польових культур із збереженням біорізно- маніття агроценозів та вдосконалення заходів захисту рослин та вдосконалення заходів захисту рослин при їх застосуванні на основі системного контролю динаміки стійкості та змін у трофічних ланцюгах фітофагів.
Заселеність посівів польових культур комахами-фітофагами в залежності від систем живлення рослин і вмісту у ґрунті мінерального азоту (в середньому за 2010-2021 рр.)
Таблиця 1
|
Ряди комах |
Заселення польових культур комахами-фітофагами, % |
||||||||||||||||||||
|
Пшениця озима | Ячмінь озимий | Соняшник | Кукурудза | Ріпак озимий |
|||||||||||||||||||||
|
Варіанти живлення |
|||||||||||||||||||||
|
1 |
2 |
3 |
4 |
1 |
2 |
3 |
4 |
1 |
2 |
3 |
4 |
1 |
2 |
3 |
4 |
1 |
2 |
3 |
4 |
||
|
Coleoptera |
18,1 |
16,3 |
25,3 |
31,6 |
4,0 |
11,9 |
21,3 |
27,6 |
11,3 |
9,1 |
14,9 |
17,3 |
20,1 |
23,3 |
30,1 |
32,6 |
28,3 |
32,6 |
41,0 |
45,3 |
|
|
Lepidoptera |
6,0 |
7,3 |
3,3 |
3,0 |
4,1 |
3,5 |
4,3 |
4,9 |
9,3 |
14,3 |
16,0 |
15,1 |
22,3 |
26,3 |
30,0 |
42,1 |
22,3 |
27,2 |
35,3 |
48,6 |
|
|
Diptera |
11,3 |
16,6 |
28,3 |
32,3 |
10,1 |
14,3 |
17,9 |
20,0 |
2,1 |
2,9 |
3,6 |
3,3 |
10,3 |
14,5 |
17,3 |
19,6 |
0,9 |
1,6 |
1,1 |
1,0 |
|
|
Hemiptera |
19,6 |
23,3 |
29,1 |
35,3 |
14,3 |
16,0 |
49,3 |
21,6 |
7,0 |
9,1 |
12,3 |
17,6 |
5,0 |
7,3 |
14,1 |
18,0 |
9,0 |
11,7 |
14,3 |
19,6 |
|
|
Homoptera |
9,0 |
11,3 |
23,6 |
25,9 |
7,2 |
8,3 |
14,6 |
17,6 |
4,0 |
7,1 |
16,3 |
18,9 |
5,6 |
9,1 |
16,5 |
23,9 |
7,0 |
11,3 |
16,1 |
21,3 |
|
|
Інші. |
4,1 |
4,9 |
11,3 |
17,0 |
2,0 |
2,7 |
3,2 |
3,6 |
Варіанти: вмісту в ґрунті мінерального азоту:
1. Контроль * - до 30 мг/кг
2. Післядія гною, 20 т/га -фон ** - 31-35 мг/кг
3. Фон+ N90 P90 K90 *** - 36-40 мг/кг
4. Фон+ N120 P120 K120 **** - > 41 мг/кг
Аналіз отриманих результатів свідчить і про залежність чисельності шкідливих видів організмів від умісту в ґрунті мінерального азоту, рухомого фосфору та обмінного калію, що доцільно ураховувати за нових технологій вирощування сільськогосподарських культур.
Таблиця 2Типова структура дистанційного моніторингу фітосанітарного тану посівів польових культур
|
Структура ентомокомплексу посівів с.-г. культур певного регіону |
Предиктори прогнозу загальної характеристики |
Предиктори прогнозу агрохімічного стану ґрунтів |
Розрахункові показники ефективності |
|
|
1. Coleoptera |
1. Місце території |
1. Вміст гумусу, % |
1. Впровадження |
|
|
2. Lepidoptera |
2. Ґрунтовий |
2. рН |
нових технологій |
|
|
3. Diptera |
покрив |
3. мінеральний |
2. Вдосконалення |
|
|
4. Hymenoptera |
3. Агрокліматичні |
азот |
ресурсоощадних |
|
|
5. Hemiptera |
і агрометеорологічні |
4. Р2О5 |
заходів |
|
|
6. Homoptera |
умови |
5. К2О |
3. Підвищення рівня |
|
|
7. Інші. |
4. Сівозміна 5. Біотичні зв'язки 6. Механізми стійкості сортів і гібридів 7. Інші. |
6. Мікрозалишки пестицидів 7. Інші. |
моніторингу 4. Дистанційне забезпечення прогнозу 5. Збереження біорізноманіття 6. Збалансоване використання заходів 7. Інші. |
Сумарний ефект впливу комплексу мікроелементів живлення є позитивним, як у рості та розвитку польових культур, так і багаторічній динаміці чисельності фітофагів. Це доцільно ураховувати під час застосування та оптимізації ефективності дії інсектицидів у заходах захисту польових культур від комплексу комах-фітофагів.
Для розроблення високоефективних систем захисту пшениці озимої оцінено показники багаторічної динаміки видового складу і уточнено біологію та екологію комплексу видів шкідників та розроблено технологічні прийоми, що контролюють ґрунтові та внутрішньостеблові види. У зв'язку з цим, нагальними виявилися показники багаторічних змін ентомокомплексів із новими механізмами еволюційних агроекологічних систем за детермінованих періодів та за умов перебудов їхніх структур. Підтверджена особливість комплексного аналізу й перегляду особливостей функціонування агробіоценозів за показниками екологічної стійкості ентомокомплексів, ланцюгів сівозмін і, зокрема, з інтенсивними технологіями вирощування пшениці озимої.
В роки досліджень розроблені моделі динаміки формувань популяцій за абіотичними та антропічними предикторами, що дозволило здійснити контроль комплексу комах-фітофагів та оптимізувати сучасні заходи захисту із порівняно-високою вірогідністю. Таким чином, за сучасних короткоротаційних сівозмін із застосуванням дистанційного моніторингу фітосанітарного стану посівів, необхідним є врахування як основних теорій динаміки чисельності популяцій комах, так і нових змін у структурах ентомокомплексів за особливостями багаторічного показника впливу на трофічні зв'язки. Підтверджено положення щодо неможливості загальних, всеохоплюючих закономірностей динаміки чисельності популяцій у нових технологіях вирощування польових культур. Так як важливого значення набуває комплексність кліматичних, паразитарних, трофічних, синергічних та інших теорій.
Висновки і пропозиції
комаха-фітофаг ентомокомплекс агроценоз
У 2010-2021 рр. досліджені особливості формування ентомокомплексів за сучасних технологій вирощування зернових і технічних культур та встановлено, що вони сформувались під впливом як погодно-кліма- тичних чинників, так і систем живлення пшениці, ячменю, соняшнику, ріпаку та кукурудзи та інших факторів короткоротаційної сівозміни.
Для забезпечення ефективного контролю комплексу видів комах-фітофагів запропоновано та обґрунтовано дистанційний моніторинг фітосанітарного стану посівів польових культур, який необхідно проводити із урахуванням застосованих систем живлення та відповідних рівнів вмісту в ґрунті мінерального азоту та змін погодно-кліматичних умов.
За результатами досліджень щодо оцінки систем живлення і вмісту в ґрунті мінерального азоту та інших рухомим форм добрив підтверджена залежність динаміки чисельності комплексу шкідливих організмів від цих показників. Це дозволяє дистанційно визначати і управляти показниками заселення посівів польових культур фітофагами на фоні як високого, так і низького рівнів вмісту в ґрунті елементів живлення.
Список використаної літератури
1. Білик М.О. Біологічний захист рослин від шкідливих організмів: підручник. Харків: Майдан, 2022. 356 с.
2. Борзих О.І., Ретьман. С.В., Чайка В.М., Трибель С.О. Методичні рекомендації щодо складання прогнозу та обліку багатоїдних шкідників та хвороб зернових, зернобобових культур, багаторічних трав. Київ: Державна служба України з питань безпечності харчових продуктів та захисту споживачів, 2019. 144 с.
3. Лісова Г., Бойко І., Коновалова С. Стійкість сортів пшениці до фітопатогенів, як елемент еколого-економічної збалансованості в землеробстві України. Аграрна наука Західного Полісся. Матеріали Всеукраїнської науково-практичної інтернет-конференції «Інноваційний розвиток землеробства на засадах екологое- кономічної збалансованості»: зб.наук.праць, Рівне, 2023. С. 84-85.
4. Саюк О.А., Плотницька Н.М., Павлюк І.О., Ткачук В.П. Вплив способів основного обробітку ґрунту та систем удобрення на урожайність пшениці озимої. Вісник Полтавської державної аграрної академії. 2018. № 4. С. 81-84. DOI 10.31210/visnyk2018.04.12
5. Demin Gao, Quan Sun, Bin Hu, Shou Zhang. A Framework for Agricultural Pest and Disease Monitoring Based on Internet-of-Things and Unmanned Aerial Vehicles. Sensors. 2020. № 20(5). 1487 p. DOI: https://doi.org/10.3390/s20051487
6. Khaliq A. Comba L. Biglia A. Ricauda Aimonino D. Chiaberge M. Gay P. Comparison of satellite and UAV-basedmultispectral imagery for vineyard variability assessment. Remote Sens. 2019. № 11. 436 p.
7. Lin, J.Y. Development status of agricultural UAV and its application in rice production. Fujian Agric. 2020. № 2, p. 9.
8. Pena-Barragan, Jose M., Torres-Sanchez, Jorge, De Castro, Ana, Kelly, Maggi, Lopez-Granados, Francisca. Weed Mapping in Early-Season Maize Fields Using Object-Based Analysis of Unmanned Aerial Vehicle (UAV) Images. PloS one. 2020. Vol. 8, Issue 10, 1-11. DOI: https://doi.org/8.10.1371/journal.pone.0077151.
9. Zhao G., Zhang Y., Lan Y., Deng J., Zhang Q., Zhang Z., Li Z., Liu L., Huang X. Ma J. Application Progress of UAV-LARS in Identification of Crop Diseases and Pests. Agronomy. 2023. № 13(9), 2232. DOI: https://doi.org/10.3390/agronomy13092232
Размещено на Allbest.ru
Подобные документы
Основні типи космічних апаратів для аерокосмічного моніторингу. Основні види даних дистанційного зондування Землі, що використовуються для моніторингу і прогнозування майбутнього стану довкілля. Зйомка поверхні Землі: технології збору та обробки даних.
курсовая работа [2,0 M], добавлен 07.08.2013Екологічний моніторинг як засіб визначення екологічного стану навколишнього середовища. Розвиток системи екологічного моніторингу. Особливості регіонального екологічного моніторингу. Проблеми глобального екологічного моніторингу. Види моніторингу.
реферат [23,0 K], добавлен 17.06.2008Рослинництво як галузь сільського господарства. Технологічні процеси у рослинництві. Особливості розвитку рослинництва в Україні. Характеристика впливу на навколишнє середовища. Екологічні особливості польових культур та захисту рослин від шкідників.
курсовая работа [259,3 K], добавлен 30.09.2014Розвиток системи екологічного моніторингу в Україні. Особливості регіонального моніторингу агросфери. Міжнародна геосферно-біосферна програма, її головні завдання. Вплив біогеохімічних процесів в океані на клімат. Світовий океан та глобальні кругообіги.
реферат [35,3 K], добавлен 04.05.2013Фізико-географічні умови формування р. Рось. Управління і використання водних ресурсів в басейні річки Рось в межах Київської області. Виконання програми державного водогосподарського моніторингу. Аналіз екологічного стану річки та шляхи його покращення.
дипломная работа [2,1 M], добавлен 29.11.2012Сутність моніторингу як системи спостережень за впливом на довкілля антропогенних факторів. Характеристика особливостей екологічного, фонового та кліматичного видів моніторингу. Організація спостережень і контролю якості поверхневих вод річки Дністер.
курсовая работа [780,8 K], добавлен 03.03.2012Екологічний моніторинг як засіб визначення екологічного стану навколишнього середовища. Особливості регіонального екологічного моніторингу агросфери. Система екологічного моніторингу м. Києва. Проблеми глобального екологічного моніторингу.
курсовая работа [330,1 K], добавлен 10.04.2007Забруднення ґрунту природними та антропогенними чинниками. Шляхи покращення екологічного стану землі. Загальна характеристика і природні умови Вінницької області. Організація моніторингу ґрунтового середовища та аналіз його екологічного стану у районі.
курсовая работа [3,0 M], добавлен 04.09.2019Порівняльний аналіз ландшафтних територій, що впливають на формування екологічного стану водних об’єктів. Суть найбільш вразливих до забруднення річок Харківської та Рівненської областей. Синтез конфігурації ландшафту, рельєфу та ґрунтового покриву вод.
статья [231,3 K], добавлен 18.08.2017Вплив різних джерел забруднення на екологічний стан природних компонентів території Зміївського району. Екологічні дослідження геологічної структури та рельєфу, клімату, водних об'єктів, ґрунтів, флори та фауни, як складових формування стану довкілля.
дипломная работа [2,7 M], добавлен 12.12.2011
