Портал AgroXXI.ru ознакомился со статьей Дона Нормана, сельскохозяйственного журналиста из Виннипега и заместителя редактора канадского агропортала Grainews, о том, как разрабатывается стратегия биоконтроля пилильщика хлебного – вредителя, вызывающего массовое полегание пшеницы.
«Пилильщик хлебный долгое время был одним из самых надоедливых и дорогостоящих вредителей канадских прерий. Однако исследователи утверждают, что небольшое изменение в методах сбора урожая может склонить чашу весов в пользу фермеров, сохранив их важнейшего естественного союзника: крошечную паразитическую осу Bracon cephi.
Эта стратегия «враг моего врага - мой друг» лежит в основе новой исследовательской статьи, опубликованной в «Канадском журнале растениеводства». Ведущий автор статьи - Брайан Берес, старший научный сотрудник Министерства сельского хозяйства и агропродовольствия Канады в Летбридже. Он вместе со своими коллегами убедительно доказывает эффективность борьбы с пилильщиком путём простого повышения высоты среза при уборке урожая.
С пилильщиками невероятно сложно бороться. Весной взрослые особи откладывают яйца в стеблях пшеницы, где из них вылупляются личинки и прогрызают ходы, повреждая растения изнутри. По мере приближения уборки урожая личинки надрезают основание стебля и погружаются в кокон на зиму. Эти ослабленные стебли легко ломаются, что часто затрудняет сбор зерна комбайнами. Результат получается двойной: примерно половина потерь урожая происходит из-за питания личинок, а другая половина — из-за полегания, вызванного надрезами, — при этом общие потери могут превышать 30 процентов.
Ситуация усугубляется тем, что химические методы борьбы в значительной степени неэффективны. Проблема в том, что невозможно узнать, отложила ли самка пилильщика яйца до того, как её уничтожил инсектицид.
«Фермеру может быть приятно видеть кучу мёртвых пилильщиков на земле, - говорит Берес, - но это не поможет, если они уже отложили яйца. Именно это делает их такими устойчивыми - и именно поэтому химикаты до сих пор не очень эффективны».
Фактически, большинство инсектицидов вредят только тем организмам, которые могли бы помочь контролировать численность пилильщиков. Поэтому Берес и его команда выступают за системный, комплексный подход.
Исследователи разрабатывают стратегию борьбы с пилильщиками в рамках устоявшейся модели GxExM (аббревиатура от «генотип через окружающую среду через управление», англ. shorthand for genotype by environment by management) — системного подхода, распространенного в генетике и агрономии.
В данном случае генотип подразумевает выбор подходящих сортов. Управление включает в себя выбор времени и высоты сбора урожая, а окружающая среда учитывает текущую нагрузку от пилильщиков и факторы риска, такие как засуха.
«Пилильщиков не уничтожить полностью, - говорит Берес, - главное — заманить их в ловушку и дать паразитоиду время размножиться».
Здесь появляется Bracon cephi, паразитическая оса и главный естественный враг пилильщика в канадских прериях. Оса находит личинку пилильщика в стебле, жалит её, парализуя, а затем откладывает яйцо на неё или рядом с ней, чтобы, когда из яйца вылупится личинка, она могла питаться парализованной личинкой пилильщика.
Одним из ключевых соратников Береса был Скотт Мирс, бывший провинциальный энтомолог из МСХ Канады в Альберте. Сейчас он руководит независимой консалтинговой фирмой Mayland Consulting. Мирс изучал динамику взаимоотношений пилильщиков и паразитоидов во время своей магистерской диссертации в Университете штата Монтана и позднее вернулся к этой теме в рамках данного комплексного исследования.
«Как только он ужалит пилильщика, питание прекращается. Так что это действительно важный естественный способ борьбы с пшеничным пилильщиком», - сказал Мирс.
Бракон цефи обычно развивается в двух поколениях за сезон. Первое паразитирует на личинках пилильщика в начале лета. Второе появляется в конце лета или осенью, как раз когда фермеры готовятся к сбору урожая. На этом этапе сезона исследователи обнаружили, что более 80 процентов куколок второго поколения располагались в нижней трети стебля.
Это открытие оказалось своего рода моментом озарения. Хаотичность первого поколения не давала никаких подсказок относительно того, чего ожидать от второго. По словам Мирса, целью было просто посмотреть, где они перезимуют. Никто не ожидал, что они будут так сконцентрированы в этой части стебля. Открытие значительно повысило актуальность работы, особенно для фермеров.
«Это означало, что у нас появился шанс сохранить большую часть полезной популяции, сделав что-то столь простое, как увеличение высота среза», - говорит он.
Когда пшеница созревает раньше - часто из-за жаркой и сухой погоды - личинки пилильщика раньше достигают основания стебля, делают надрезы и отступают в безопасное место. Это создаёт ситуацию, когда второе поколение Bracon cephi может вылупиться слишком поздно, чтобы добраться до них. Если пилильщик уже сделал надрезы на стебле и перебрался в зимнюю камеру вблизи поверхности почвы или под ней, он становится недоступным для паразитоидов.
Ранний сбор урожая часто ставит фермеров перед непростым выбором. Когда стебли уже полегли, низкая обрезка может быть единственным способом восстановить урожай и ограничить потери. Однако низкая обрезка для сохранения зерна может также уничтожить полезных ос, находящихся в стадии кокона внутри стеблей пшеницы.
Как и многие другие взаимоотношения хищник-жертва, популяции пилильщика и Bracon cephi со временем колеблются. Паразитизм снижает численность пилильщика, но когда падает его численность, уменьшается и количество пищи для паразитоидов, что создаёт условия для новой вспышки.
Погода, особенно условия влажности, добавляет еще один нюанс к этому естественному циклу.
Засушливые годы дают пилильщикам преимущество, а влажные годы способствуют восстановлению популяции Bracon cephi. Но даже в этом случае преимущества биологического контроля проявляются с задержкой. Может пройти несколько лет, прежде чем осы догонят растущую популяцию пилильщиков.
«Проще говоря, в засушливые годы численность пилильщика, как правило, увеличивается, поскольку паразитизм менее успешен, но во влажные годы численность пилильщика сокращается из-за паразитизма», - говорит Мирс. Чем больше естественных врагов фермеры сохранят во время сбора урожая, тем быстрее восстановится равновесие.
Берес опробовал несколько методов сбора урожая, и результаты показали четкий порог.
При валковании или прямом кошении поддержание высоты стерни не менее 15 см увеличивается вылет Bracon cephi на 40-60 процентов. Ещё лучше себя показали очесывающие жатки, которые срезают колосья, оставляя большую часть стебля нетронутой. Берес отметил, что они обеспечивают наилучшую сохранность Bracon cephi, но не являются обязательными.
«Хорошая новость нашего исследования в том, что вам это не обязательно нужно, - говорит он. - Просто поставьте себе цель не косить ниже 15 см. Всё, что выше - это плюс».
Скашивание на большой высоте наиболее эффективно, когда стебли ещё стоят на месте во время уборки. Это становится сложнее, когда пилильщик вызывает сильное полегание. Сорта пшеницы с твердым стеблем, как и валкование перед уборкой, могут помочь замедлить это полегание.
Прямое скашивание остаётся наиболее распространённым методом уборки, особенно с использованием современных комбайнов на крупных фермах. Однако Меерс и Берес подчёркивают важность осмотра полей и корректировки высоты среза для предотвращения потерь и защиты от естественных врагов.
Между тем, валкование помогает сохранить высоту стебля, пригибая урожай до того, как ветер вызовет его полегание, - это еще один способ сохранения среды обитания паразитоидов.
Измельчение соломы немного снижает выживаемость Bracon cephi, но не отрицает преимуществ более высокой резки. «Мы очень тщательно это изучили», - говорит Берес, отмечая, что измельчение соломы важно для управления пожнивными остатками при нулевой обработке почвы. «Мы проехали по полю с комбайном, измельчили солому, накрыли её сеткой, а затем установили сверху клетку для ос, чтобы точно знать, сколько их появится весной».
Дискуссия о цельном стебле
Сорта пшеницы с цельным стеблем широко рекламируются как передовая линия защиты от пилильщика. Идея заключается в том, что личинкам сложнее развиваться в более плотной ткани (сердцевине). Однако генетика цельного стебля может иметь свои недостатки. В отсутствие пилильщика цельные стебли обычно дают примерно на 15% меньше урожая.
Некоторые ранние сорта с цельным стеблем также были печально известны своей нестабильностью, особенно в затенённых или густых посевах, где недостаток света подавлял плотность стебля. Хотя такой рост обычно желателен, он может привести к тому, что у сортов с цельным стеблем сердцевина будет развиваться лишь частично.
«Проблема традиционной генетики цельного стебля заключалась в том, что на неё сильно влиял солнечный свет, - говорит Берес. - В пышном пологе возникает затенение, которое подавляет развитие сердцевины, поэтому сорт, который должен быть устойчивым, может и не стать таковым. Требовалось снижать нормы высева и внесение азотных удобрений, что сказывалось на урожае».
Прогресс налицо. Некоторые сорта твёрдой пшеницы теперь демонстрируют выраженную, стабильную сердцевину даже при высоких нормах высева и оптимальном содержании азота. Однако Берес предостерегает от опоры исключительно на генетику и советует внедрять комплексную биологизированную защиту с паразитоидами пилильщика.
Даже когда сорта с твердым стеблем дают ожидаемые результаты, фермерам все равно приходится идти на практические компромиссы, которые влияют на принятие решений.
Слишком толстые стебли могут помешать Bracon cephi обнаружить личинок пилильщика. Кроме того, они могут создавать трудности для оборудования и замедлять уборку.
«Производители говорили мне, что не будут выращивать сорта с твердым стеблем, потому что они снижают скорость движения и увеличивают износ молотильного аппарата комбайна, что при сегодняшних масштабах сельского хозяйства и затратах на оборудование нельзя не учитывать», - говорит Берес.
Он рассказывает историю одного фермера, который поставил всё на высокоурожайный сорт с полым стеблем под названием «Суперб» во время сильного нашествия пилильщика. Смысл был в том, что более высокая урожайность сорта частично компенсирует потери от пилильщика, и он сможет быстрее собрать урожай. «Это не самый устойчивый подход, но если он повышает рентабельность инвестиций, то против него довольно сложно спорить - разве что напомнить фермеру, что он разводит пилильщиков и предложить более высокую норму высева», - говорит Берес.
Хотя это всего лишь небольшое изменение в методах сбора урожая, Берес признаёт, что может пройти время, прежде чем данная практика получит широкое распространение. Интеграция биологического контроля может показаться абстрактной, особенно когда угроза неочевидна. Однако популяция пилильщиков быстро растет. На поле, где в один год полегание из-за пилильщика составило 10%, на следующий год может быть 50% и более. Поэтому даже небольшое заражение заслуживает внимания. «Мы не пытаемся искоренить пилильщиков. Мы пытаемся управлять системой таким образом, чтобы им было труднее размножаться, а их естественным врагам - легче выполнять свою работу», заключил исследователь.
По статье Дона Нормана, опубликованной на портале Grainews.
На фото вы видите полегание, которое может быть признаком поражения хлебным пилильщиком. Личинки прогрызают ходы внутри стебля, а затем надрезают его основание перед зимовкой, часто оставаясь незамеченными, пока ветер не повредит урожай. Если полегание происходит без очевидной причины, проверьте на наличие пилильщиков. Автор фото: Брайан Берес, AAFC, Летбридж.
