Интегрированный метод защиты леса
Концепция интегрированного управления популяциями вредителей, Integrated Pest Management (IPM), как новая стратегия защиты растений появилась на Западе в период с 1970 по 1980 гг. и связана с именами известных энтомологов, таких как Р. У. Старк, Д. М. Баумгартнер, Г. Р. Смит, Р. Н. Коулсон, А. А. Берриман и других. В России чаще употребляется термин Интегрированная защита растений, применительно к теме настоящего Учебника – интегрированная защита леса(ИЗЛ).
Цель ИЗЛ – не борьба с отдельными лесными вредителями, а устойчивое снижение их численности до хозяйственно допустимого уровня путем использования всех доступных средств и методов на основе учета биоценотических связей и динамики плотности как вредных, так и полезных организмов. ИЗЛ включают в себя самые разнообразные приемы и средства.
Выбор тактики ИЗЛ определятся возможным уровнем экономических и иных потерь от вредителей. Уровень экономических потерь рассчитывается как соотношение стоимости избранных методов защиты растений к рыночной оценке стоимости возможной потери выращиваемой растительной продукции. В защите леса в отличие от защиты сельскохозяйственных растений использование этих оценок затруднено из-за сложности подсчета реальной стоимости потерь от размножения вредителей. Однако ориентировочную оценку потенциального ущерба, который может нанести размножение того или иного вредителя, можно и нужно делать. Она может складываться из возможного снижения прироста, объема потерянной древесины вследствие гибели части древостоя, стоимости погибших или замедливших свой рост лесных культур и т.д.
Следует учитывать, что в ряде случаев экологические, рекреационные или эстетические функции лесных экосистем могут быть гораздо важнее их роли в качестве источника древесного сырья. Именно поэтому в большинстве случаев в защитных лесах проведение сплошных санитарных рубок (как мероприятие, позволяющее избежать потери деловой древесины) должно быть исключено.
Таким образом, первым шагом реализации стратегии ИЗЛ является оценка значимости потерь от размножения вредителей. Сбор необходимой информации для анализа потенциальной опасности вредителей и принятия решений ведется в системе лесопатологического мониторинга.
Второй ключевой этап реализации стратегии ИЗЛ предполагает применение превентивных методов контроля численности вредителей, а именно лесохозяйственных методов контроля плотности их популяций.
Лесохозяйственные методы защиты леса, как уже говорилось выше, – это комплекс мероприятий и правил, выполняемых на протяжении всего цикла лесовыращивания в целях повышения устойчивости древостоев к вредителям и болезням и другим неблагоприятным факторам, исключающим или уменьшающим возможность повреждения древостоев. Предусматриваются следующие мероприятия:
· правильная агротехника в питомниках при создании посадочного материала,
· использование здорового посевного и посадочного материала,
· правильное хранение и транспортировка посадочного материала,
· правильный подбор пород или форм по фито- и энтомоустойчивости в соответствии с конкретными климатическими и почвенно-грунтовыми условиями,
· формирование сложной структуры насаждений, препятствующей массовому размножению монофагов,
· правильная агротехника при создании лесокультур и содействии естественному лесовозобновлению,
· правильное и своевременное проведение рубок ухода,
· слежение за санитарным состоянием леса и своевременное проведение санитарных рубок,
· своевременная реконструкция насаждений.
Важной системной мерой является использование карантинных мероприятий, препятствующих инвазии (проникновению) в лес чужеземных видов вредных организмов (см. стр.).
В том случае, если в результате массового размножения вредных организмов в насаждении все же возникает угроза существенных потерь, необходимо проведение истребительных мероприятий. Они могут носить характер физико-механических, химических и биологических действий. ИЗЛ предполагает любые их сочетания.
Тем не менее, основной целью стратегии ИЗЛ является создание устойчивых лесных экосистем. Этому способствует формирование здоровых насаждений и сокращение до минимума действия ослабляющих факторов: пожаров, промышленных и антропогенных загрязнений, ухудшения качества почвы, появления многочисленных механических повреждений и пр.
Следование перечисленным принципам ведения лесного хозяйства позволяет уверенно достигать поставленной цели. Наглядным примером может служить организация и осуществление ИЗЛ в Финляндия. В этой стране фактически все леса формировались при непосредственном участии человека с учетом требования ИЗЛ. В результате финским лесоводам удалось добиться того, что вспышки массового размножения вредителей в последние 20 лет на их территории практически отсутствуют. Между тем, в соседних с Финляндией лесах России, где пренебрегают правилами ИЗЛ: в Ленинградской и Архангельской областях, в Карелии вспышки размножения вредителей не редкость.
Следует учитывать, что на территории России ИЗЛ в силу специфических факторов (огромных территорий, слабой развитости транспортной инфраструктуры) в полной мере осуществима только в районах с высокой интенсивностью лесопользования, где лесовосстановление и уход за лесом ведутся последовательно и экономически оправданы. На большей части территории России (в большинстве районов Сибири, Дальнего Востока, европейского севера, северо-запада и северо-востока) в полной мере системы ИЗЛ пока, к сожалению, не осуществляются. Хотя все чаще интегрируются различные приемы снижения плотности популяций вредителей. В ряде случаев, например, при увеличении плотности популяций короедов, выборочные санитарные рубки сочетаются с использованием ловчих деревьев и феромонных ловушек.
Одним из непременных условий функционирования систем ИЗЛ является максимально возможное использование природной полезной фауны. Прежде всего, следует стремиться сохранять ее во всем многообразии и объеме, а затем уже постараться усилить благотворную роль в защите леса.
Вряд ли в обозримом будущем защита леса станет возможной без применения пестицидов; пока, к сожалению, им нет столь же действенных и доступных альтернативных средств. Вместе с тем, накоплено огромное количество данных об отрицательных для природы и человека последствиях безудержного применения химических пестицидов (Ижевский, 1995). Все применяемые в настоящее время пестициды, в том числе и последнего поколения (пиретроиды и др.), в той или иной степени отрицательно влияют на полезную энтомофауну.
С экологической точки зрения намного безопаснее бактериальные препараты. Но все чаще появляются данные о том, что и они могут оказывать отрицательные последствия на жизнедеятельность энтомофагов (Логойда, 1991). Обработки лесов против непарного шелкопряда и монашенки бактериальными препаратами на основе Bacillus thuringiensis (Bt) приводят к снижению видового разнообразия энтомофауны, уничтожая нецелевые объекты, например жужелиц (Sklodowski, 1996). Отрицательная роль бактериальных препаратов проявляется и опосредованным образом: при интенсивном инфицировании гусениц и куколок погибают ранее заразившие их эндопаразиты (Марченко, Гуркиневич, 1994).
Как же совместить современное представление об экологической опасности широкомасштабных химических или микробиологических обработок леса с необходимостью бороться с массовыми его вредителями? Разрешимо ли это противоречие?
Накоплен большой опыт, который позволяет ответить на этот вопрос утвердительно. Существует множество приемов, позволяющих оптимизировать химические обработки, т.е. добиваться максимального результата при минимальном применении пестицидов.
Решение о проведении химических обработок леса всегда принимается в надежде на максимально полное (в идеале, – на 100%-ное) уничтожение целевого объекта. В действительности это никогда не удается. И было бы очень плохо, если бы удавалось. Поскольку при этом на гибель в результате непосредственного действия пестицидов и по причине неизбежного голода были бы обречены все специализированные (наиболее эффективные) враги вида-мишени.
Использование против хвое-листогрызущих вредителей инсектицидов широкого спектра действия часто провоцирует новые вспышки их размножения. По данным американских лесопатологов, на востоке Техаса вспышки лубоеда Dendroctonus frontalis длились значительно дольше в тех случаях, когда против него проводили химические обработки. С высокой степенью достоверности было показано, что такие обработки оказывали более сильное воздействие на природных врагов дендроктона, нежели на него самого (Williamson, Vite, 1971).
Нередко после химических обработок численность целевого вредителя восстанавливается значительно быстрее, чем численность его врагов; и она быстро достигает порогового уровня. Межвспышечные периоды сокращаются, а продолжительность вспышек растягивается на многие годы. В результате суммарные экономические потери могут превысить потери, которые были бы в случае полного отказа от химических обработок.
Гетерогенность любой популяции вредителя по любому признаку предполагает существование в ней особей, различающихся и по устойчивости к применяемому пестициду. Такие особи выживают и дают начало резистентной популяции. Появление резистентности вынуждает повышать нормы применения пестицида, увеличивать кратность обработок или даже полностью заменять средство защиты. Собственно, именно осознание неизбежности перечисленных нежелательных последствий применения пестицидов и побудило к появлению систем ИЗЛ.
Признается, что целью защитного мероприятия должно быть не 100%-ное уничтожение вредителя, а снижение плотности его популяции до порогового уровня. Это кардинально меняет подход к защитным мероприятиям. Так, было бы ошибкой обрабатывать лес пестицидами на ранней стадии вспышки вредителя, поскольку природные его враги, особенно из группы плотностно зависимых видов, были бы уничтожены. При этом процесс нарастания численности вредителя был бы лишь прерван, но не остановлен.
Недопустимы сплошные обработки насаждения. Известно, что равномерное в нем распространение вредителя скорее исключение, чем правило. Обычно растительноядным насекомым свойственно агрегационное (групповое) распределение в пространстве. А это означает, что при сплошных обработках значительные площади обрабатываются напрасно. Многими практиками защиты леса в разных странах неоднократно подтверждался известный экологам тезис: "Чем большая площадь одновременно подвергается обработкам, тем более высокого уровня достигает впоследствии численность вида-мишени"(Barbour, 1988). Идеальной была бы система защиты, когда обработке подвергались лишь участки и выделы, где сосредоточена основная масса вредителей. Разработка и внедрение методики точных (точечных) целевых обработок – один из радикальных путей повышения эффективности химической защиты растений.
Есть и другие приемы, вполне доступные и достигающие той же цели. При химических обработках можно и нужно оставлять рефугиумы, участки леса (возможно наименее ценные), которые не подвергались бы обработкам и служили резерватами для полезной энтомофауны. Именно из таких участков сохранившиеся паразитические и хищные насекомые в последующем, после прекращения обработок распространяются по всему лесу.
Значительная часть полезной фауны сохраняется при ленточных или полосных обработках. Переход на такую тактику требует более высокой квалификации специалистов защиты леса и более тщательного учета численности полезных и вредных членов биоценоза. Некоторые потери от вредителей на необработанных участках неизбежны, но они с лихвой окупаются последующей экономией пестицидов за счет активной деятельности быстро восстанавливающегося сообщества полезных обитателей леса.
Характеристика любого современного пестицида должна включать сведения о его токсичности для нецелевых объектов, в том числе для энтомофагов.
Пестициды широкого спектра действия часто более токсичны для полезных представителей ценоза, чем для вредных. Известно, например, что метаксихлор в 600 раз более токсичен для имаго паразита Microctonus aethiops, чем для имаго его хозяина – долгоносика (Dumbre, Hower, 1976). Именно по этой причине при выборе пестицидов для широкомасштабных обработок преимущество отдают препаратам избирательного действия. Обладая высокой эффективностью против ограниченного числа видов-мишеней, они не влияют на полезную фауну, либо оказывают на нее минимальное отрицательное воздействие.
Сохранить полезную фауну позволяет применение селективных препаратов. Сама разработка первых программ интегрированной защиты растений стала возможной лишь после появления селективных препаратов избирательного действия. К таким препаратам относятся пиримикарб (пиримор), цигексатин, вамидотион (кильваль), меназон (сайфос), эндосульфан (тиодан), тимет (форат), диметоат (рогор), формотион (антио). Они безвредны для пчел, большинства паразитических и хищных насекомых; быстро разлагаются и не способны длительно циркулировать в трофических цепях. Деметон (меркаптофос), оксидеметонметил быстро проникают сквозь листовую мембрану и сосредотачиваются в ксилемме. Поглощаясь насекомыми вместе с растительным соком, они действуют на сосущих вредителей как кишечные яды, оставаясь для полезных беспозвоночных практически безвредными. К сожалению, большая часть системных инсектицидов эффективна лишь против сосущих вредителей: тлей, клещей, трипсов, белокрылок, листоблошек. Против основных хвое-листогрызущих вредителей они мало эффективны.
Степень воздействия пестицида на полезных обитателей леса зависит и от специфичности препаратов. Польские специалисты обнаружили, что при обработках против монашенки контактными пестицидами широкого спектра действия средняя плотность паразитических насекомых - ихневмонид составляла 0.04 особи на 1 м2, а при обработках пестицидами кишечного действия была на порядок выше (0.9/м2) (Hilszczanski, 1994).
В ряде стран созданы специальные службы оценки влияния пестицидов на полезную фауну. В Германии необходимость подобной проверки включена в закон о защите растений. Понятно, что выбор наиболее щадящих полезную фауну пестицидов возможен только при наличии обширного ассортимента препаратов.
Судьба нецелевых объектов, в том числе энтомофагов, во многом зависит от препаративной формы применяемого пестицида. Изменяя ее, удается резко снизить отрицательные последствия от действия пестицидов, даже и не обладающих исходной селективностью. Многие из них поддаются инкапсуляции. Инкапсулированные микрочастицы (в полимерной оболочке) наносятся на защищаемое растение либо уже в готовой форме, либо образуются в момент выброса рабочей жидкости из опрыскивателя на пути к виду-мишени. Инкапсуляция кишечных ядов способствует тому, что они проявляют токсичность исключительно после того, как окажутся поглощенными (проглоченными) растительноядными насекомыми с кормом. Для большинства энтомофагов такие препараты совершенно безвредны.
Не причиняют ущерба полезной фауне препараты и в гранулированной форме, когда их вносят в почву: пчелы и паразитические насекомые с ними не контактируют и полностью сохраняются.
Опыливание всегда более опасно для энтомофагов, чем опрыскивание.
Авиационные опрыскивания опасны вероятностью сноса части пестицида на окружающие участки. В таких случаях зона поражения и гибели полезной фауны значительно расширяется. Одновременно возрастают потери препарата. При наземных обработках они намного меньше.
Восприимчивость насекомых к инсектицидам не только видоспецифична. Она во многом определяется стадией онтогенеза и физиологическим состоянием насекомых в период обработок. Знание биологии энтомофага часто позволяет не только сохранить его во время обработок, но даже повысить эффективность защитного мероприятия. Многим энтомофагам удается избежать контакта с препаратом, поскольку тем или иным способом они защищены от него. Некоторые сохраняются под щитком кокцид, под защитой личиночных или куколочных шкурок своих жертв, а также в различных укрытиях (под корой, в свернутых листьях), где ведут поиск корма. Многих энтомофагов спасают от инсектицидов коконы, которые особенно плотны у диапаузирующих особей. Сложнее сохранить энтомофагов в тех случаях, когда растения повреждаются различными группами вредителей. Разработка тактики защиты при этом усложняется. Но знание биологии и фенологии вредных и полезных организмов, населяющих биоценоз, позволяют и при этом найти оптимальное решение.
Сохранить многих полезных членистоногих удается, выбирая подходящее время суток для химических обработок. Время обработки должно возможно точно соответствовать времени наибольшей восприимчивости вредителя к применяемому пестициду. Обычно наибольший эффект достигается при обработках открыто живущих личинок или гусениц младших возрастов. Некоторые виды листогрызущих насекомых обычно питаются на нижней стороне листа и потому мало уязвимы при опрыскивании. Но к вечеру они перемещаются на верхнюю сторону листа, что позволяет уничтожать их путем опрыскивания именно в вечернее время. При этом дозы препаратов могут быть значительно снижены.
Следует отказываться от обработок в период пика активности наиболее массовых и эффективных энтомофагов. Укрытием для хищников могут служить опавшие и свернувшиеся листья, отстающая кора, различные трещины и щели на стволах деревьев. Многие из них ведут ночной образ жизни, а днем прячутся в таких местах. Если подобных укрытий много, популяции хищников сохраняются даже при интенсивных химических обработках.
В ряде случаев пестициды широкого спектра действия вполне могут применяться совместно с энтомофагами. Надо лишь выбрать такое время для обработок, когда последние так или иначе будут защищены от пагубного воздействия препарата. Так, неоднократно упоминавшаяся трихограмма выдерживает, не погибая, обработки насаждений пестицидом, когда находится внутри яйца хозяина при условии, что пестицид разлагается быстрее, чем происходит вылет нового поколения паразитов.
Для того, чтобы при химических обработках максимально сохранить полезную энтомофауну, необходимо учитывать не только влияние самих пестицидов, но и всех иных лесохозяйственных и лесозащитных мероприятий. Вынос из леса в больших количествах древесины и упрощение структуры насаждений (в т.ч. и вновь создаваемых) приводит к существенному изменению состава полезной энтомофауны. Лесные виды исчезают, им на замену приходят полевые и луговые виды.
В рекреационных лесах приходится прибегать к охране полезных насекомых от непосредственного антропогенного воздействия. Особые меры требуются для защиты колоний муравьев.