імені В. В. ДОКУЧАЄВА

ПИСАРЕНКО Світлана Валеріївна

УДК: 632.7:632.94:632.14

ЗАКОНОМІРНОСТІ БАГАТОРІЧНОЇ ДИНАМІКИ ПОПУЛЯЦІЙ І ПРОГНОЗ МАСОВОГО РОЗМНОЖЕННЯ НАЙГОЛОВНІШИХ

ШКІДНИКІВ ОЗИМОЇ ПШЕНИЦІ В ЛІВОБЕРЕЖНОМУ

ЛІСОСТЕПУ УКРАЇНИ

16.00.10 – ентомологія

Автореферат

дисертації на здобуття наукового ступеня

кандидата сільськогосподарських наук

Харків – 2005

Дисертацією є рукопис.

Дисертаційна робота виконана в Полтавській державній аграрній академії, Міністерство аграрної політики України.

Науковий керівник: доктор біологічних наук, професор Білецький Євген Миколайович, Харківський національний аграрний університет ім. В. В. Докучаєва, завідувач кафедри зоології та ентомології.

Офіційні опоненти: доктор сільськогосподарських наук, професор Доля Микола Миколайович, Національний аграрний університет;

кандидат сільськогосподарських наук, доцент Байдик Галина Василівна, Харківський національний аграрний університет ім. В. В. Докучаєва, кафедра зоології та ентомології, доцент.

Провідна установа: Інститут захисту рослин УААН, м. Київ.

Захист відбудеться “____”___________2005 року о ____годині на засіданні спеціалізованої вченої ради К 64.803.02 в Харківському національному аграрному університеті ім. В.В. Докучаєва за адресою: 62483, Харківська обл., Харківський р-он., п/в “Комуніст – 1”, ХНАУ, корпус №4, ауд. 407.

З дисертацією можна ознайомитись у бібліотеці Харківського національного аграрного університету ім. В.В. Докучаєва за адресою: 62483, Харківська обл., Харківський р-он., п/в “Комуніст – 1”, ХНАУ.

Автореферат розісланий _______________ 2005 року

Вчений секретар

спеціалізованої вченої ради Білик М.О.

Загальна характеристика роботи

Актуальність теми. Недостатня вивченість закономірностей багаторічної динаміки популяцій найголовніших видів комах-шкідників озимої пшениці в Лівобережному Лісостепу України і необхідність розробки науково обґрунтованого прогнозу їх масового розмноження з метою підвищення ефективності інтегрованого захисту цієї культури від шкідників визначили актуальність теми досліджень.

Зв‘язок теми з науковими програмами, планами, темами. Тема дисертаційної роботи є складовою частиною головного напряму досліджень кафедри екології та ботаніки Полтавської державної аграрної академії “Розробка і впровадження унікальної технології вирощування екологічно чистого високоякісного зерна для виробництва продуктів дитячого і дієтичного харчування”. Номер державної реєстрації 0198U007120.

Мета і завдання досліджень. Мета дослідження – виявити загальні (системні) закономірності багаторічної динаміки чисельності популяцій найголовніших шкідників озимої пшениці і розробити регіональний прогноз їх масового розмноження.

Завдання досліджень:

- виконати історико-статистичний аналіз масових розмножень озимої совки, хлібного туруна, гесенської і шведської мух, шкідливої черепашки і хлібного жука-кузьки у Лівобережному Лісостепу України для виявлення загальних (системних) закономірностей їх популяційної динаміки у часі;

- на основі виявлених закономірностей і сучасних теоретичних уявлень про багаторічну динаміку чисельності популяцій розробити регіональний прогноз масового розмноження названих шкідників для підвищення ефективності і природоохоронності інтегрованого захисту озимої пшениці.

Об‘єкт досліджень – закономірності багаторічної динаміки популяцій головних шкідників озимої пшениці для розробки регіонального прогнозу їх масового розмноження.

Предмет досліджень – озима совка, хлібний турун, гесенська і шведська мухи, шкідлива черепашка і хлібний жук-кузька.

Методи досліджень: історико-статистичний для виявлення закономірностей багаторічної динаміки популяцій головних шкідників озимої пшениці; польовий і лабораторно-польовий для вивчення екології і сезонної динаміки шкідників; міжсистемний метод для теоретичного обґрунтування і розробки регіонального прогнозу масового розмноження шкідників пшениці; методи варіаційної статистики для підтвердження зв‘язку та синхронізації багаторічної динаміки популяцій із середовищними чинниками.

Наукова новизна одержаних результатів. Вперше узагальнені і значно доповнені історичні відомості про масові розмноження головних шкідників озимої пшениці у Лівобережному Лісостепу України для інформаційного забезпечення багаторічного прогнозу.

Вперше вивчені закономірності багаторічної популяційної динаміки головних шкідників озимої пшениці, тобто видів які пошкоджують цю культуру на протязі вегетаційного періоду.

На основі виявлених закономірностей розроблено прогноз початку чергових масових розмножень озимої совки, хлібного туруна, гесенської і шведської мух, шкідливої черепашки і хлібного жука-кузьки з метою підвищення ефективності і природоохоронності інтегрованого захисту озимої пшениці у Лівобережному Лісостепу України.

Практичне значення отриманих результатів полягає в тому, що на їх основі стало можливим теоретично обґрунтувати й розробити регіональні багаторічні прогнози масового розмноження головних шкідників озимої пшениці. Ці прогнози рекомендується використовувати службі сигналізації і прогнозів Полтавської області і України.

В учбовому процесі аграрних вузів України пропонується використовувати одержані результати досліджень при викладанні курсів “Прогноз розвитку шкідливих організмів”, “Екологія популяцій”, та “Інтегрований захист рослин”.

Особистий внесок здобувача. Обґрунтовані напрям і тема дисертаційних досліджень, розроблені програма і методика досліджень. Виявлені закономірності багаторічної популяційної динаміки найголовніших шкідників озимої пшениці і розроблено прогноз їх масового розмноження для Лівобережного Лісостепу України.

Апробація результатів роботи. Основні положення дисертаційної роботи та результати досліджень доповідались і обговорювались на засіданнях кафедри екології та ботаніки Полтавської державної аграрної академії (1998-2004 рр.); Всеукраїнській науково-методичній конференції з проблем природничих наук, присвяченої пам‘яті А.П.Каришина (Полтава, 1998), обласній науково-методичній конференції з питань ефективності ведення землеробства (Полтава, 2003).

Публікація результатів досліджень. За результатами досліджень по темі дисертаційної роботи опубліковано 8 наукових праць, в т.ч. у фахових виданнях – 5.

Структура та обсяг дисертації. Дисертація складається із вступу, 5-ти розділів, висновків та рекомендацій виробництву, списку використаних джерел. Робота викладена на 146 стор. машинописного тексту, містить 34 таблиць, 5 рисунків. Список літератури включає 183 найменувань вітчизняних і 24 найменувань зарубіжних авторів. Список використаних джерел, таблиць та ілюстрацій займають 19 сторінок.

ОСНОВНИЙ ЗМІСТ РОБОТИ

Теорія динаміки популяцій шкідливих комах

і прогноз їх масового розмноження.

Аналітичний огляд літератури

Аналіз теоретичних уявлень про динаміку популяцій комах і прогнозування їх масового розмноження, свідчать, що ця проблема, незважаючи на її складність і дискусійність залишається актуальною.

Існуючі теорії, головним чином факторіальні, не пояснюють закономірної повторюваності масових розмножень шкідливих комах у просторі і часі і не виконують прогностичної функції.

Нині існуючі методи розробки прогнозів, які ґрунтуються на розрахунках гідротермічного коефіцієнту і суми ефективних температур, не спроможні передбачити початок чергового масового розмноження того чи іншого шкідника (Чайка В.М., Кочерга М.О., 1998).

Теоретичною основою наших досліджень є теорія циклічності динаміки популяції (Білецький Є.М., 1992, 1993). Ця теорія відповідає основним принципам системного підходу, пояснює динаміку популяцій як закономірний еволюційний процес їх розвитку, який синхронізований з циклами навколишнього середовища.

Методологія, методика, місце і умови проведення досліджень

Важливим чинником отримання стабільного та високоякісного врожаю озимої пшениці є фітосанітарний стан посівів. Тому без своєчасного і ефективного захисту рослин не обійтися, а це потребує досконалого знання регіональних закономірностей динаміки популяцій найголовніших шкідників цієї культури і розробки прогнозів їх масового розмноження.

Дослідження багаторічної динаміки популяцій головних шкідників озимої пшениці виконували на основі методології системного підходу, яка передбачає розгляд процесів як цілісних систем, їх зв‘язок і взаємодію між собою і чинниками зовнішнього середовища (Моісєєв Н.Н., 1987).

При розробці прогнозів особливу увагу приділяли значенню часу, враховуючи, що зрозуміти майбутнє не можна без знання минулого (Дружинин И.П., 1987). Для розробки прогнозів масового розмноження головних шкідників озимої пшениці виконували аналіз часових рядів із застосуванням історико-статистичного методу (Драховская М., 1962) з виділенням закономірностей багаторічної динаміки їх чисельності популяцій та її зв‘язок з різкими змінами сонячної активності (Білецький Є.М., 1985).

Сезонну динаміку чисельності озимої совки, хлібного туруна, гесенської і шведської мух, шкідливої черепашки та хлібного жука-кузьки вивчали згідно загальноприйнятих методик для пунктів сигналізації і прогнозів (Поляков И.Я., Смирнов В.А., Персов М.П., 1984).

Теоретичні дослідження виконували на кафедрі екології та ботаніки Полтавської державної аграрної академії у 1999-2003 рр. Сезонну динаміку чисельності головних шкідників озимої пшениці вивчали в 1999-2003 рр. в господарствах Полтавської області.

В дисертації також наводяться метеорологічні умови за період досліджень.

Історія і закономірності масових розмножень найголовніших шкідників озимої пшениці в Лівобережному Лісостепу України

Дослідження історії масових розмножень шкідливих комах важливі як з теоретичної, так і практичної точок зору. По-перше, для пізнання закономірностей багаторічної динаміки чисельності популяцій і чинників, які їх обумовлюють, по-друге, для обґрунтування і розробки прогнозу масового розмноження.

Озима совка (Scotia segetum L.). За останні 182 роки (1813-1995 рр.) у Лівобережному Лісостепу України було 20 масових розмножень озимої совки, які повторювались через 6-7, 8-9, 10-11, 12-13 років. Згідно С.Г. Шиятову (1986), цикли тривалістю 6-7 років виявлені в показниках геомагнітної активності, повторюваності форм атмосферної циркуляції, в коливаннях кількості опадів, прирості дерев; цикли 8-9 років в коливаннях сонячної активності; цикли 10-11, 12-13 років – в коливаннях клімату, вони є сонячно обумовленими.

Із аналізу масових розмножень озимої совки в названому регіоні, 16 або 80% точно співпали з роками посух; три або 15% були через один рік після посух і тільки одне розмноження спостерігалося за рік до, а саме, у 1913-1919 рр.

Нами встановлено, що 65% масових розмножень цього шкідника починалися при східній і меридіональній формах атмосферної циркуляції, які приносять на материк сухе тепле повітря і створюють антициклонічний тип погоди. Це підтверджує давню думку екологів про те, що масові розмноження комах починаються після низки посушливих років. Із 20-ти масових розмножень озимої совки, 18 (90%) точно співпали з роками різких змін сонячної активності (СА) і тільки два з них (10%) були через один рік після, а саме, у 1876-1852 і 1879-1886 рр.

Хлібний турун (Zabrus tenebrioides Goeze.). Всупереч існуючим уявленням про те, що хлібний турун в масовій кількості розмножується в теплі вологі роки, наші дослідження свідчать, що це не відповідає дійсності (табл. 1).

Таблиця 1

Масові розмноження хлібного туруна в Лівобережному Лісостепу України у зв‘язку з посухами і різкими змінами сонячної активності (СА)

Роки

масових розмножень | посух | різких змін СА

1863-1865 | 1863-1865 | 1862, 1865

1880-1881 | 1880-1881 | 1880

1903-1905 | 1903-1905 | 1903, 1905

1923-1925 | 1924-1925 | 1923-1925

1931-1938 | 1931,1934, 1936-1938 | 1931-1937

1946-1947 | 1946-1947 | 1946-1947

1952-1953 | 1952-1953 | 1952-1953

1957-1959 | 1957-1959 | 1956

1963-1964 | 1963-1964 | 1963-1964

1966-1967 | 1966-1967 | 1966-1967

1979-1984 | 1979, 1981-1982 | 1979, 1981-1984

1991-1992 | 1991 | 1991

2003 | 2003 | 2003

Як видно із таблиці, усі 13 масових розмножень хлібного туруна (100%) точно співпали з роками посух; із 13 масових розмножень 10 (76,9%) точно співпали з роками різких змін сонячної активності, 3 (23,1%) були через один рік після. Цілковите співпадання масових розмножень хлібного туруна з роками посух свідчить про причинно-наслідковий зв‘язок цих явищ. Крім того, посухи, як кліматичні аномалії функціонально пов‘язані з багаторічними змінами сонячної активності (Дружинин И.П., 1974; Білецький Є.М., 1985).

В цей час достовірно встановлено, що окрім посух на рослини і комах справляє вплив підвищена інтенсивність ультрафіолетового випромінювання, яке функціонально пов‘язане з тривалістю сонячного сяйва і сонячною активністю. Враховуючи, що перелічені чинники змінюються в просторі і часі циклічно, стає зрозумілим чому в окремі роки масові розмноження шкідливих комах, в тому числі й хлібного туруна, співпадають на величезній території (табл. 2).

Таблиця 2

Синхронність масових розмножень хлібного туруна у часі і просторі

Роки масових розмножень | Регіон

1863-1865 | Киргизія, Росія, Україна, Югославія

1880-1881 | Угорщина, Україна, Югославія

1950-1952 | Угорщина, Дагестан, Краснодарський і Ставропольській краї, Румунія, Україна, Югославія

1957-1967 | Дагестан, Киргизія, Молдова, Україна

Наявність регіональної синхронізації масових розмножень хлібного туруна, може бути пояснено впливом глобальних або космічних чинників, наприклад, сонячної активності або посух (Білецький Є.М., 1985, 1992).

Характерно, що у межах сонячних циклів з різними значеннями показника (числа Вольфа – W) масові розмноження хлібного туруна були розподілені нерівномірно (табл. 3).

Таблиця 3

Розподіл років масових розмножень

хлібного туруна в залежності від інтенсивності сонячної активності

(числа Вольфа)

Величина середнього числа Вольфа, W | Число років | Відношення років розмноження до загального числа років, %

до 60 | 21 | 52,5

60-100 | 7 | 17,5

більше 100 | 12 | 30,0

Як видно з таблиці, переважна більшість масових розмножень хлібного туруна (70%) відбувалися в роки, коли число Вольфа не перевищувало 100 одиниць. Відомо, що зі збільшенням числа плям на Сонці, сонячна постійна спочатку зростає дуже швидко, а потім зростання її зменшується сягає максимуму біля 60-100 одиниць і в подальшому зі збільшенням числа плям сонячна постійна вже не зростає, а зменшується. Пізніше, в роботі (Витинский Ю.И., Оль А.И., Сазонов Б.И., 1979) вказано, що максимального значення (1,940 кал/см2хв) сонячна постійна сягає при збільшенні сонячних плям (за Вольфом) від 60 до 100. Виникнення масових розмножень хлібного туруна в роки з показником сонячної активності (числа Вольфа) 60-100 одиниць можна пояснити однією з наступних закономірностей, які встановив Ф.С. Кохманюк (1971), а саме, ультрафіолетові промені (УФ) є провідним чинником динаміки чисельності непарного шовкопряду. Він щодня на протязі однієї хвилини опромінював гусениць непарного шовкопряду УФ, при цьому встановив підвищення їх активності, прискорення росту, збільшення швидкості росту і, саме головне, підвищення плодючості метеликів. Враховуючи залежність УФ від зміни сонячної активності у 11-річних циклах, підтверджується зв‘язок між останньою і масовим розмноженням непарного шовкопряду (Кохманюк Ф.С., 1971).

Гесенська муха (Mayetiola destructor Say.). В результаті наших досліджень встановлено, що масові розмноження гесенської мухи синхронізовані з роками посух і різкими змінами сонячної активності (табл. 4).

Таблиця 4

Масові розмноження гесенської мухи

в країні у зв‘язку з посухами й різкими змінами

сонячної активності (СА)

Роки

масових розмножень | посух | різких змін сонячної активності

1847-1848 | 1847-1848 | 1847-1848

1855-1856 | 1855 | 1855-1856

1874-1876 | 1874-1876 | 1874-1875

1879-1880 | 1879-1880 | 1878, 1880

1896-1898 | 1896-1898 | 1896

1900-1903 | 1900-1903 | 1900-1901, 1903

1906-1911 | 1906-1908,

1911 | 1906-1908,

1910-1911

1923-1925 | 1923-1925 | 1923-1925

1930-1932 | 1930 | 1930-1932

1936-1938 | 1936-1938 | 1936-1937

1947-1948 | 1947-1948 | 1947-1948

1952-1955 | 1952-1954 | 1952-1953

1961-1963 | 1961-1963 | 1961, 1963

1968-1969 | 1968 | 1968-1969

1972-1973 | 1972 | 1972-1973

1979-1980 | 1979 | 1979

1986-1987 | 1986 | 1986-1987

1991-1992 | 1991 | 1991

2000-2003 | 2000,

2002-2003 | 2000,

2003

Усі 19 масових розмножень гесенської мухи (100%) точно співпали з роками посух, а 18 (94,4%) – з роками різких змін сонячної активності.

Шведська муха (Oscinella frit L.). У шведської мухи із 13 масових розмножень 13 або 100% точно співпали з роками посух, а 11 (84,6%) – з роками різких змін сонячної активності.

Аналіз кількісних даних служби захисту рослин України за період з 1937 по 1991 роки дозволив встановити, що шведська муха, як і гесенська більш-менш розмножується в масі в 12-ти областях у межах деяких районів (табл. 5).

Таблиця 5

Первинні осередки масових розмножень шведської мухи в Україні

(за Є.М.Білецьким)

Області | Райони

Вінницька | Барський, Калиновський

Дніпропетровська | Синельниковський, Широківський

Донецька | Краматорський

Запорізька | Ореховський

Київська | Таращанський, Тетіївський

Кіровоградська | Бобринецький, Уль‘яновський, Устиновський

Миколаївська | Новобугський, Первомайський

Одеська | Ананєвський, Котовський, Татарбунарський

Полтавська | Лубенський, Пирятинський, Хорольський

Сумська | Хотенський

Чернігівська | Ковельський

Харківська | Зміївський, Золочевський, Харківський

У порівнянні з гесенською мухою, у шведської центри локальних популяцій виражені менш чітко, але деякі з них співпадають у Дніпропетровській, Кіровоградській, Одеській, Полтавській, Чернігівській і Харківській областях. В цих осередках звичайно починається чергове масове розмноження, яке на відміну від гесенської мухи завжди є локальним (Круть М.В., 1998). Однак, відомі роки, коли шведська муха була в масі одночасно в декількох осередках, наприклад, в 1923-1928, 1937-1938 рр. в Україні. У 1922-1923 рр. – в Україні, Німеччині і Польщі, в 1986 р. – в Україні й Південній Кароліні.

Шкідлива черепашка (Eurygaster integriceps Put.). Лівобережний Лісостеп входить в зону циклічного підвищення чисельності і шкодочинності цього шкідника. За період 1890-1997 рр. масові розмноження шкідливої черепашки тут мали місце в 1890-1896, 1900-1904, 1919-1912, 1937-1940, 1953-1955, 1967-1968, 1972-1973, 1984-1986 і 1997-2002 рр. Із 9-ти масових розмножень 6 або 66,7% їх починалися в період панування меридіональної форми атмосферної циркуляції, 2 (22,2%) – східної і тільки одне (11,1%) – західної форми, тобто 88,9% масових розмножень шкідливої черепашки починалися при теплій посушливій погоді. Це добре узгоджується з тим, що в Лівобережному Лісостепу України масові розмноження шкідливої черепашки значною мірою стримуються недостатньою кількістю тепла, особливо у весняно-літній період.

Враховуючи, що закономірності регіональних масових розмножень шкідливої черепашки вивчені недостатньо, особливо синхронізація їх у просторі і часі, нами виконано історико-статистичний аналіз багаторічних даних про спалахи чисельності цього шкідника в різних регіонах світу.

Із 5-ти глобальних масових розмножень шкідливої черепашки, які відбувалися в 1900-1904, 1909-1912, 1937-1940, 1953-1955 і 1997-2002 рр., 3 (60%) починалися при пануванні меридіональної форми атмосферної циркуляції, одне (20%) – східній і одне (20%) – західній формі, тобто 80% їх починалися при посушливій, теплій погоді. Це пояснюється тим, що шкідлива черепашка походить із країн з теплим сухим кліматом аридної зони (Арнольді К.В., 1947).

Bancks and all (1961), вивчаючи добову активність шкідливої черепашки в Ірані, показали важливе значення світла як чинника, який визначає активність цього шкідника.

У свій час Є.М. Білецький зі співавторами (Белецкий Е.Н., Литун П.П., Заговора А.В., 1983) також показали, що коефіцієнт розмноження куп‘янської мікропопуляції шкідливої черепашки залежить від тривалості сонячного сяйва за травень-червень. Зі збільшенням тривалості сонячного сяйва у 1979 і 1981 рр., відповідно зростав й коефіцієнт розмноження цього шкідника. В цьому зв‘язку вони вважають за доцільне врахування радіаційного режиму за період онтогенезу комах, особливо за період відкладення яєць й розвитку личинок, для уточнення і корегування річного прогнозу.

Хлібний жук-кузька (Anisoplia austriaca Hrbst.). В Лівобережному Лісостепу України за останні 157 років відбулося 16 спалахів масового розмноження хлібного жука-кузьки. При цьому переважна більшість масових розмножень цього шкідника відбувались в роки посух, різких змін сонячної активності, меридіональної і східної форм атмосферної циркуляції (табл. 6).

Таблиця 6

Масові розмноження хлібних жуків у Лівобережному Лісостепу України у зв‘язку з посухами, різкими змінами сонячної активності і різними формами атмосферної циркуляції

Роки | Форма атмосферної циркуляції

масових розмножень | посух | різких змін СА

1841-1842 | 1841-1842 | 1841 | C

1846-1847 | 1845, 1847 | 1845, 1847 | W

1856-1858 | 1856-1857 | 1856 | C

1860-1862 | 1860-1862 | 1860-1862 | E

1868-1870 | 1868, 1870 | 1868, 1870 | C

1886-1889 | 1886-1887 | 1886-1887, 1889 | C

1896-1903 | 1896, 1901-1903 | 1896, 1899, 1900-1901 | C

1906-1910 | 1906-1909 | 1906-1908, 1910 | W

Продовження таблиці 6

1912-1917 | 1911, 1914-1915, 1917 | 1912-1913, 1917 | C

1923-1925 | 1923-1925 | 1923-1925 | C

1936-1939 | 1936-1939 | 1936-1937 | E

1956-1959 | 1956-1957 | 1956 | W

1960-1962 | 1959, 1961-1962 | 1961 | E

1967-1969 | 1967-1968 | 1967-1969 | C

1980-1984 | 1979, 1981, 1984 | 1979, 1981-1982, 1984 | W

1997-2003 | 1996, 1998,

1999-2000, 2002 | 1996, 1998, 2000, 2003 | C

Примітка:

C – меридіональна форма атмосферної циркуляції,

W – західна форма атмосферної циркуляції,

E – східна форма атмосферної циркуляції.

Із цієї таблиці випливає, що з 16 масових розмножень хлібних жуків 11 або 68,7% точно співпали з роками посух, 5 (31,6%) були через один рік після посух. Дванадцять масових розмножень були точно в роки різких змін сонячної активності (75%), три (18,7%) – через один рік після репера і одне (6,3%) – за рік до репера. Дванадцять масових розмножень (75%) починалися при східній і меридіональній формах атмосферної циркуляції, тобто при посушливій погоді і тільки 25% - при західній, яка обумовлює вологу погоду.

Інформаційне забезпечення прогнозу масового розмноження найголовніших шкідників озимої пшениці.

Прогнозування масового розмноження найголовніших шкідників озимої пшениці

В захисті рослин розробка усіх видів фітосанітарних прогнозів, в тому числі і масових розмножень шкідливих комах, базується на обґрунтованій системі збору, обробки, аналізу і узагальнення інформації. В цей час переважна більшість цієї інформації заснована на кількісних оцінках стану популяцій у відповідності сучасній статистиці. При цьому результати спеціальних досліджень показали, що одержати абсолютно вірні дані практично неможливо. Це пов‘язано з тим, що популяції є виключно складними біологічними системами, а їх розвиток у просторі і часі неможливо передбачити із-за неповноти інформації, або так званого принципу невизначеності (Пригожин И., Стенгерс И., 1986).

Нами проаналізовані багаторічні дані про середню щільність популяцій найголовніших шкідників озимої пшениці і різких змін сонячної активності і одержані висновки про те, що використовувати кількісні показники для розробки прогнозів недоцільно із-за відсутності зв‘язку між цими показниками (табл. 7).

Таблиця 7

Динаміка щільності шкідників озимої пшениці в Лівобережному Лісостепу України у порівнянні зі різкими змінами СА

Назва шкідника |

Роки | Відносні частоти змінювання щільності, % | Критерій “хі-квадрат” | Рівень імовір-ності, %

в роки різких змін СА | в інші роки

Озима совка | 1945-2003 | 62,5 | 65,2 | 1,62 | <20,0

Хлібний турун | 1949-2003 | 82,0 | 88,8 | 0,30 | <60,0

Гесенська муха | 1948-1998 | 65,5 | 80,9 | 3,31 | <10,0

Шведська муха | 1948-2000 | 76,6 | 59,0 | 1,80 | <20,0

Шкідлива черепашка | 1947-2001 | 68,8 | 84,4 | 1,82 | <20,0

Хлібний жук-кузька | 1947-2001 | 70,3 | 70,4 | 0,001 | <95,0

Основна причина – неповнота кількісної інформації, її невизначеність, а скоріше недостовірність! Може за цієї причини не справджуються кількісні фітосанітарні прогнози?

В цьому зв‘язку, для розробки багаторічних прогнозів слід рекомендувати використання в якості інформаційного забезпечення хроніки масових розмножень шкідників.

Обґрунтування екологічних критеріїв для

прогнозування масового розмноження

найголовніших шкідників озимої пшениці

Критична оцінка вирішальних (згідно І.Я. Полякова, 1963) чинників в динаміці популяцій комах, та інших тварин, а саме, умови їх живлення (трофічний чинник), кліматичні чинники (сонячна радіація і атмосферна циркуляція), елементи погоди (температура і атмосферні опади) показує, що вони на жаль не прогнозуються на наступний рік, або сезон, однак знаходяться в функціональній залежності від різких змін сонячної активності.

В світлі сучасних уявлень, сонячна активність є інтегрованим чинником. Вона прогнозується на черговий одинадцятирічний цикл. Крім того, нами встановлена повторюваність і синхронність популяційних циклів озимої совки, хлібного туруна, гесенської і шведської мух, шкідливої черепашки і хлібного жука-кузьки, їх зв‘язок і взаємодія з різкими змінами сонячної активності. Це дає підстави щодо використання її в якості основного критерію прогнозу масових розмножень вказаних шкідників з урахуванням, що повторюваність це проявлення закономірності і одна з необхідних умов передбачення.

Багаторічний прогноз масового розмноження найголовніших шкідників озимої пшениці в Лівобережному Лісостепу України

Прогноз масового розмноження озимої совки. Аналіз сучасного стану прогнозування появлення озимої совки в Лівобережному Лісостепу України на основі методик, які використовують пункти служби сигналізації і прогнозів показав, що:

- динаміку популяцій озимої совки досить складно описати за допомогою метеорологічних чинників таких як температура, опади, вологість повітря, які важко прогнозувати на наступний рік або сезон;

- метод річного прогнозу появлення озимої совки, заснований на показниках гідротермічного режиму, можна вважати достовірним, але при доповненні його показниками активності сонця, прогноз має більшу достовірність.

За останні 182 роки (1813-1995 рр.) в Лівобережному Лісостепу України відбулося 20 масових розмножень озимої совки, а саме, у 1813-1819, 1823-1825, 1836-1842, 1846-1852, 1855-1857, 1861-1868, 1871-1875, 1879-1889, 1892-1896, 1899-1900, 1907-1909, 1913-1919, 1923-1926, 1934-1941, 1946-1950, 1956-1957, 1964-1968, 1972-1975, 1982-1985 і 1995-2003 рр. Середній період між початками чергових масових розмножень складає 9 років.

Дев‘ятирічний цикл виділено багатьма дослідниками в динаміці сонячної і геомагнітної активності, атмосферної циркуляції, температури повітря, атмосферних опадів. Цей цикл вважається сонячно обумовленим.

Розподіл масових розмножень озимої совки у межах циклів сонячної активності був наступним:

Роки масових розмножень від реперів СА

-1 0 +1

Частота масових розмножень

0 18 2

Імовірність їх початку, %

0,0 90,0 10,0

Отже, з імовірністю 90% початок чергового масового розмноження озимої совки у Лівобережному Лісостепу України можна очікувати точно в рік сонячного реперу (різкої зміни сонячної активності), а зі 100%-ю, відповідно, в рік сонячного реперу і через один рік після нього. Останнє масове розмноження озимої совки в названому регіоні відбувалося в 1995-2003 рр. з максимумом у 1998 році. До максимуму (1998 рік) додаємо 9 років (середній період між черговими спалахами масового розмноження) і плюс 1 рік (після реперу). Таким чином, початок чергового масового розмноження озимої совки в Лівобережному Лісостепу України, згідно прогнозу, слід очікувати у 2007-2008 рр. характерно, що сто років тому в цьому регіоні масове розмноження озимої совки також відбувалося у 1907-1909 роках.

Для виявлення закономірностей часової повторюваності масових розмножень головних шкідників озимої пшениці в Лівобережному Лісостепу України ми використовували історичні матеріали (хроніки про спалах їх чисельності).

При цьому нами виявлено аналогові цикли масових розмножень у озимої совки: 1813-1819 і 1913-1919; 1823-1825 і 1923-1926; 1836-1842 і 1934-1941; 1846-1852 і 1946-1950; 1855-1857 і 1954-1957; 1861-1868 і 1964-1968; 1871-1875 і 1972-1975; 1879-1886 і 1982-1985; 1899-1900 і 1995-2003 рр., тобто сторічні цикли масових розмножень цього шкідника.

Прогноз масового розмноження хлібного туруна. За останні 141 рік (1863-2003 рр.) в Лівобережному Лісостепу України масові розмноження хлібного туруна спостерігалися у 1863-1865, 1880-1881, 1903-1905, 1923-1925, 1931-1938, 1946-1947, 1952-1953, 19575-1959, 1963-1964, 1966-1967, 1979-1984, 1991-1992 і 2003 р.

Середній період між черговими масовими розмноженнями – 10,8 років. Цей цикл близький до 11-річного сонячного циклу, крім того, такий по тривалості цикл виділено в прирості дерев, врожайності сільськогосподарських культур і в ході метеорологічних елементів (Дружинін, Сазонов, Ягодинський, 1974). Розподіл масових розмножень хлібного туруна в межах циклів СА:

Роки масових розмножень від реперів СА:

-1 0 +1

Частота масових розмножень

0 10 3

Імовірність їх початку,:

0,0 76,9 23,1

Із цього розподілу витікає, що з імовірністю 77% початок наступного масового розмноження хлібного туруна можна прогнозувати точно в рік сонячного реперу, і зі 100%-ю – в рік сонячного реперу і через один рік після нього. Чергове масове розмноження хлібного туруна в Лівобережному Лісостепу України почалося з 2003 року (як це спостерігалося сто років тому, тобто у 1903-1905 рр.) і судячи з усього воно сягне максимуму в 2004 році (що і було відмічено службою прогнозів). До року максимуму (2004 р.) додаємо 11 років (середній період між початками чергових масових розмножень хлібного туруна) і плюс один рік (після реперного року). Виходить, що наступне масове розмноження хлібного туруна в названому регіоні, тобто його початок, слід очікувати в 2015-2016 роках. Цей прогноз є стратегічним, він співпадає з прогнозом, який було розроблено на основі міжсистемного методу Є.М. Білецьким на період до 2030 року.

У хлібного туруна виявлені наступні аналогові цикли: 1863-1865 і 1963-1964; 1880-1881 і 1979-1984; 1903-1905 і 2003 р. (початок спалаху).

Прогноз масового розмноження гесенської мухи. За період 1847-2000 рр. у Лівобережному Лісостепу України масові розмноження гесенської мухи мали місце в наступні роки: 1847-1848, 1855-1856, 1874-1876, 1879-1880, 1896-1899, 1900-1903, 1906-1911, 1923-1925, 1930-1932, 1936-1938, 1946-1948, 1952-1955, 1961-1963, 1968-1969, 1972-1973, 1979-1980, 1986-1987, 1991-1992, 2000-2003 рр. Середні й період між черговими масовими розмноженнями складає 8 років. Цикл такої тривалості виділено в коливаннях сонячної активності, в повторюваності форм атмосферної циркуляції, ході атмосферних опадів і прирості дерев (Дружинін І.П., Сазонов Б.І., Ягодинський В.Н., 1974; Шиятов С.Г., 1986).

Розподіл масових розмножень гесенської мухи у межах циклів сонячної активності був наступним:

Роки масових розмножень від реперів СА

-1 0 +1

Частоти масових розмножень

0 18 1

Імовірність їх початку, %

0,0 94,7 5,3

Як видно із цього розділу, з імовірністю біля 95% можна прогнозувати початок чергового масового розмноження гесенської мухи точно в рік сонячного реперу і зі 100%-ю - в рік сонячного реперу і через один рік після нього.

Чергове масове розмноження гесенської мухи було у 2000-2003 рр. з максимумом у 2002 році до цього року додає 8 років плюс один рік. Отже, початок наступного масового розмноження гесенської мухи у Лівобережному Лісостепу України слід очікувати у 2010-2011 рр.

Сторічні або вікові цикли мали місце у 1847-1848 і 1947-1948; 1855-1856 і 1952-1955; 1879-1880 і 1979-1980; 1900-1903 і 2000-2003 рр. Чергове масове розмноження гесенської мухи з урахуванням аналого-історичних закономірностей, можна очікувати у 2008 році.

Прогноз масового розмноження шведської мухи. Масові розмноження шведської мухи відбувалися в Лівобережному Лісостепу України в наступні роки: 1880-1882, 1890-1892, 1902-1903, 1907-1909, 1911-1912, 1923-1925, 1930-1933, 1949-1953, 1961-1962, 1972-1975, 1986-1987, 1991-1992 і 2000-2003 рр. Середній період між початками чергових масових розмножень – 9 років. Цикл такої тривалості виділено в багаторічній динаміці сонячної активності (Дружинін І.П., Сазонов Б.І., Ягодинський В.Н., 1974) і атмосферній циркуляції. А розподіл масових розмножень шведської мухи у межах циклів сонячної активності був наступним:

Роки масових розмножень від реперів СА

-1 0 +1

Частоти масових розмножень

0 11 2

Імовірність їх початку, %

0,0 84,6 15,4

Отже, з 85%-ю імовірністю можна прогнозувати початок масового розмноження шведської мухи в Лівобережному Лісостепу України точно в рік сонячного реперу і зі 100%-ю – в рік сонячного реперу і через один рік після нього. Останнє масове розмноження цього шкідника відбувалося в 2000-2003 рр., максимум чисельності – у 2002 році до нього додаємо 9 років (середній період між спалахами чисельності) і плюс один рік (після реперу) і виходить, що наступне масове розмноження шведської мухи, тобто початок його, слід очікувати в Лівобережному Лісостепу України у 2011-2012 роках.

Сторічні (вікові) цикли виділені в 1890-1892 і 1991-1992; 1902-1903 і 2000-2003 рр.

Прогноз масового розмноження шкідливої черепашки. За історичний період 1890-1997 рр. у Лівобережному Лісостепу України було 9 масових розмножень шкідливої черепашки зі середнім періодом між початками спалахів чисельності 12 років. У межах циклів сонячної активності розподіл їх був наступним:

Роки масових розмножень від реперів СА

-1 0 +1

Частоти масових розмножень

0 7 2

Імовірність їх початку, %

0,0 77,8 22,2

Таким чином, з імовірністю 77,8% можна прогнозувати початок чергового масового розмноження шкідливої черепашки точно в рік сонячного реперу і зі 100%-ю – в рік реперу і через один рік після нього. Максимум цього розмноження був у 1997 році, додаємо до його 12 років плюс один рік після реперу. Чергове масове розмноження шкідливої черепашки в цьому регіоні слід очікувати у 2009-2010 рр.

У шкідливої черепашки за допомогою аналого-історичного методу сторічних циклів масового розмноження в Лівобережному Лісостепу України не виділено.

Прогноз масового розмноження хлібного жука-кузьки. З середнім періодом між початками спалахів біля 10 років жук-кузька розмножувався в цьому регіоні в наступні роки: 1841-1842, 1846-1847, 1856-1858, 1860-1862, 1868-1870, 1886-1889, 1896-1903, 1906-1910, 1912-1917, 1923-1925, 1936-1939, 1956-1959, 1960-1962, 1967-1969, 1980-1984, 1997-2003 рр.

Розподіл масових розмножень у межах циклів сонячної активності:

Роки масових розмножень від реперів СА

-1 0 +1

Частоти масових розмножень

1 12 3

Імовірність їх початку, %

6,3 75,0 18,7

Отже, з імовірністю 75% початок наступного масового розмноження хлібного жука-кузьки можна очікувати точно в рік сонячного реперу і зі 94%-ю – в рік сонячного реперу і через один рік після нього. Останнє масове розмноження хлібного жука-кузьки було у 1997-2003 рр. з максимумом у 2002 році. До 2002 р. Додаємо 10 років і ще один рік після реперу і зі 94%-ю імовірністю прогнозуємо початок наступного масового розмноження цього шкідника в 2012-2013 рр.

Висновки

1. Існуючі теорії динаміки популяцій і прогнозу масового розмноження шкідливих комах повністю не пояснюють багаторічну повторюваність (циклічність) їх у просторі і часі і спроможні передбачити початок чергового популяційного циклу того чи іншого шкідника з певним відсотком достовірності. Тому проблема масового розмноження і прогнозування в екології популяцій і захисті рослин є однією з приоритетних і потребує подальшого вирішення.

2. В процесі досліджень нами встановлена закономірна повторюваність і синхронність популяційних циклів озимої совки, хлібного туруна, злакових мух (гесенської і шведської), шкідливої черепашки і хлібного жука-кузьки в Лівобережному Лісостепу України з посухами і різкими змінами сонячної активності. Так із 20 масових розмножень (за 1813-2003 рр.) озимої совки 16 (80%) точно співпали з роками посух, три з них (15%) були через один рік після посух, одне (5%) за один рік до, а саме, у 1913-1919 рр.; усі 13 масових розмножень (за 1863-2003 рр.) хлібного туруна (100%) точно співпадали з роками посух, із 13 масових розмножень 10 (76,9%) точно співпадали з роками різких змін сонячної активності, 3 (23,1%) були через один рік після підвищення сонячної активності; 19 масових розмножень (за 1847-2003 рр.) гесенської мухи (100%) точно співпали з роками посух.

3. Переважна більшість регіональних масових розмножень озимої совки, хлібного туруна, злакових мух, шкідливої черепашки і хлібного жука-кузьки починалися точно в роки різких змін сонячної активності і через один рік після. Так за період 1867-1995 роки в Україні із 11 масових розмножень 11 (100%) точно співпали з роками різких змін сонячної активності. Це дає підстави для використання різких змін СА в якості критерію для прогнозування початку масових розмножень вказаних шкідників на основі міжсистемного методу.

4. На наш погляд метод річного і багаторічного прогнозу основних шкідників (на прикладі озимої совки), заснований на критеріях, які використовує служба сигналізації і прогнозів може бути доповнений показниками які були досліджені нами. Це сонячна активність, зокрема число Вольфа.

5. Для інформаційного забезпечення багаторічних прогнозів рекомендується використовувати історичні хроніки масових розмножень найголовніших шкідників озимої пшениці в Лівобережному Лісостепу України, які дають змогу виявити певну кореляцію між масовими розмноженнями та показниками, що нами досліджувались (сонячна активність, посухи, число Вольфа).

6. На основі теорії циклічності динаміки популяцій, міжсистемного і аналого-історичного методів розроблено регіональний прогноз початку чергових масових розмножень найголовніших шкідників озимої пшениці.

Згідно прогнозу, початок масових розмножень озимої совки слід очікувати в 2007-2008 рр., хлібного туруна — 2015-2016, гесенської мухи — 2010-2011, шведської — 2011-2012, шкідливої черепашки — 2009-2010 і хлібного жука-кузьки в 2012-2013 рр.

Цей прогноз рекомендується використовувати службі захисту рослин у якості стратегічного.

Список опублікованих праць за темою дисертації

1. Піщаленко М.А., Писаренко С.В. Динаміка чисельності озимої совки у зв‘язку з сонячною активністю та часом відновлення весняної вегетації озимої пшениці // Вісник Полтавського державного сільськогосподарського інституту. – №1. – 2001. – С. 94-96.

2. Піщаленко М.А., Писаренко С.В. Динаміка чисельності шкідливої черепашки (Eurygaster integriceps Put.) на Полтавщині: 1892-2002 роки // Вісник Полтавської державної аграрної академії. – №3-4 (28-29). – 2003. – С. 60-65.

3. Писаренко С.В. Динаміка чисельності шкідників озимої пшениці та взаємозв‘язок їх із часом відновлення весняної вегетації // Вісник Полтавської державної аграрної академії. – №6. – 2003. – С. 31-34.

4. Писаренко С.В. Річний прогноз розвитку озимої совки в Полтавському районі // Вісник Полтавської державної аграрної академії. – №2. – 2004. – С. 56-58.

5. Писаренко С.В. Багаторічний прогноз масового розмноження найголовніших шкідників озимої пшениці в Лівобережному Лісостепу України // Вісник Полтавської державної аграрної академії. – №3. – 2004. – C. 84-87.

6. Писаренко С.В., Писаренко П.В. Перспективи використання мінералізованої (пластової) води як добрива в посівах озимої пшениці // П’яті Каришинські читання. Всеукраїнська науково-методична конференція з проблем природничих наук, присвячена пам’яті А.П. Каришина, 65-річчю Ботанічного саду Полтавського педагогічного інституту, 30-річчю біостаціонару ”Лучки”. Збірник статей, Полтава, 1998, - С. 118-119.

7. Мединець В.Д., Слєпцов В.А., Писаренко С.В. Догляд за посівами озимої пшениці залежно від часу відновлення їх весняної вегетації // Матеріали обласної науково-практичної конференції з питань ефективності ведення землеробства, 16-17 січня 2003. – Полтава: ІнтерГрафіка. – 2003. – С. 88-89.

8. Писаренко С.В. Вплив часу відновлення весняної вегетації на динаміку чисельності шкідників озимої пшениці // Управління онтогенезом зимуючих рослин у світі нових знань про екологічний ефект часу відновлення їх весняної вегетації. Матеріали наукової конференції. – Полтава: АСМІ, 2004. – С. 31-33.

Писаренко С.В. Закономірності багаторічної динаміки популяцій і прогноз масового розмноження найголовніших шкідників озимої пшениці в Лівобережному Лісостепу України. - Рукопис.

Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата сільськогосподарських наук за спеціальністю 16.00.10 – ентомологія. Харківський національний аграрний університет ім. В.В Докучаєва, Харків, 2005.

В процесі досліджень встановлена закономірна повторюваність і синхронність популяційних циклів озимої совки, хлібного туруна, злакових мух (гесенської і шведської), шкідливої черепашки і хлібного жука-кузьки в Лівобережному Лісостепу України з посухами і різкими змінами