За матеріалами статті на тему «Покращення боротьби зі шкідниками у вирощуванні цукрових буряків: вплив сортової селекції та обробки насіння інсектицидами на бурякових блішок та довгоносиків» («Enhancing pest management in sugar beet cultivation: impact of variety selection and insecticide seed treatments on sugar beet flea beetles and weevils») журналу Plant Protection Science, липень 2024 р.

Протягом останніх двох десятиліть захист цукрових буряків базувався на обробці насіння неонікотиноїдами, яка ефективно пригнічує бурякових блішок, обмежуючи потребу в позакореневому застосуванні інсектицидів під час росту рослин. Ефективний захист від комах-шкідників досягається при концентраціях 0,005-0,01 мг/кг у рослинній тканині. Під час проростання рослини поглинають приблизно 16-20% активних неонікотиноїдних інгредієнтів з обробленого насіння. Альтернативно, обробка насіння включає менші дози активних інгредієнтів на одиницю площі, що мінімізує вплив на навколишнє середовище та забезпечує екотоксикологічну та економічну перевагу.

Нещодавно в Європейському Союзі із забороною неонікотиноїдів через їх шкідливий вплив на колонії медоносних бджіл (Apis mellifera carnica) боротьба з комахами-шкідниками суттєво змінилася. Регламент Єврокомісії, який передбачає тимчасову заборону тіаметоксаму, імідаклоприду та клотіанідину для більшості сільськогосподарських культур, змінив курс. Спочатку цукровий буряк був звільнений від цієї заборони через його обмежену привабливість для бджіл. Нарешті, за рекомендацією Європейського агентства з безпеки харчових продуктів (EFSA) Єврокомісія вирішила повністю заборонити використання імідаклоприду, тіаметоксаму та клотіанідину, за винятком тепличних умов. Дане рішення діє в більшості держав-членів ЄС з 2019 року. Проте за наявності спеціальних дозволів неонікотиноїди все ще можуть використовуватися для захисту рослин в ЄС. Тим не менш, існує нагальна потреба в тестуванні альтернативних засобів захисту рослин.

Перспективним кандидатом на заміну неонікотиноїдів в ідеалі має бути системний інсектицид, здатний захистити молоді рослини від шкідників. Однак тефлутрин, єдиний інсектицид, наявний на ринку, не має системних властивостей, що робить його непридатним для прямої заміни неонікотиноїдів.

Враховуючи постійне скорочення використання пестицидів і часте вилучення пестицидних продуктів із ринку, а також появу стійких комах-шкідників, сфера біологічного контролю набуває все більшого значення в комплексному підході до виробництва. У цьому контексті органічна обробка насіння швидко розвивається і, ймовірно, матиме вирішальне значення для сприяння сталому виробництву сільськогосподарських культур. Крім того, її популярність ще більше посилюється завдяки біологічно активним інгредієнтам, які часто легше зареєструвати через їх меншу токсичність.

Вибір відповідних генотипів (або сортів) цукрових буряків відіграє провідну роль в ефективній комплексній боротьбі зі шкідниками (IPM). Різні генотипи буряків мають різний рівень стійкості або толерантності до поширених хвороб буряків. Генетичні лінії цукрових буряків, стійкі до нематод, попелиці та кореневих личинок, були ідентифіковані та включені в програми селекції буряків. Вибираючи генотипи, які володіють ознаками природної стійкості до шкідників, фермери можуть значно зменшити потребу в застосуванні хімічної боротьби. Деякі сорти буряків можуть мати властивості, які відлякують комах-шкідників через змінений хімічний склад листя або фізичні характеристики. Інтеграція стійких до шкідників генотипів у практику вирощування зменшує залежність від пестицидів і сприяє створенню стійких та екологічно чистих сільськогосподарських систем. Таким чином, комплексне розуміння генотипів цукрових буряків та їх взаємодії з комахами-шкідниками має важливе значення для розробки стратегій комплексної боротьби зі шкідниками (IPM), які сприяють продуктивності сільськогосподарських культур та екологічному балансу в екосистемі.

Крім прямої стійкості до шкідників, генотипи цукрових буряків з різницею в часі проростання також можуть впливати на динаміку боротьби зі шкідниками. Найпоширеніші шкідники атакують цукрові буряки на ранніх стадіях розвитку листя (BBCH 10-19) і завдають значної шкоди. Генотипи з різним часом проростання можуть бути піддані різному тиску шкідників через зміщення часу чутливості до шкідників. Наприклад, генотипи з раннім проростанням можуть відчувати підвищений вплив певних шкідників на стадії сприйнятливих сходів. Навпаки, генотипи із затримкою проростання можуть стикатися зі шкідниками на різних стадіях розвитку. Ця часова мінливість взаємодії шкідників потенційно може впливати на ефективність стратегій боротьби зі шкідниками. Фермери могли б використовувати такі відмінності в часі проростання для впровадження цілеспрямованих заходів боротьби зі шкідниками, таких як коригування дат посіву або оптимізації часу застосування пестицидів. Розуміння зв’язку між генотипами цукрових буряків, часом проростання та динамікою шкідників може допомогти розробити точні та ефективні стратегії комплексної боротьби зі шкідниками, які покращать стан рослин та загальну врожайність.

Це дослідження мало на меті визначити ефективність різних сортів цукрових буряків та інсектицидних обробок насіння проти двох основних шкідників буряків у Хорватії (блішок та довгоносиків).

Матеріали та методи

Експериментальні поля були розташовані у Вуковарсько-Сремській жупанії, яка включала два різні, але географічно близькі регіони, що характеризуються схожими кліматичними умовами: Богданівці та Овчару. Історично склалося так, що Богданівці відомі високою популяцією блішок, а Овчара — появою довгоносиків (історичні дані виробника).

Використовуватися три некомерційні сорти цукрових буряків компанії KWS, які складалися з трьох різних генотипів, які відрізнялися типом проростання після посіву (1 – швидке, 2 – середнє, 3 – повільне проростання). Схема експерименту включала такі варіанти: (І) контрольний зразок без використання інсектицидів, а також насіння, оброблене (ІІ) тіаметоксамом та тефлутрином, (ІІІ) ціантраніліпролом, (IV) флупірадіфуроном і (V) грибами Beauveria bassiana та Metarhizium anisopliae. Кількість і склад активних інгредієнтів у варіанті з обробленим насінням наведені в Таблиці 1. Протягом усього дослідного періоду гербіциди та фунгіциди застосовувалися рівномірно згідно зі стандартною виробничою практикою.

Тіаметоксам — неонікотиноїдний інсектицид другого покоління, розроблений як для позакореневого/ґрунтового застосування, так і для обробки насіння, широко використовується на сільськогосподарських культурах у всьому світі. Тефлутрин, відомий під загальною назвою ISO, є органічним пестицидом, належить до класу піретроїдів, групи синтетичних інсектицидів, які імітують структуру та властивості природного інсектициду піретрину. Завдяки своїй економічній та довгостроковій ефективності тефлутрин є популярним діючим інгредієнтом для інсектицидів у сільському господарстві.

Ціантраніліпрол належить до класу ріаноїдних інсектицидів і окремо класифікується як діамідний інсектицид (група 28 IRAC MoA). Його реєстрація охоплює США, Канаду, Китай та Індію. Ціантраніліпрол, ріаноїд, має ефективність проти сисних комах-шкідників, які демонструють стійкість до альтернативних класів інсектицидів.

Флупірадіфурон є органічною гетероциклічною сполукою, яка є проривним бутенолідним інсектицидом. Його застосування забезпечує надійний захист рослин і має помітну перевагу в тому, що він набагато м’якший щодо нецільових організмів на відміну від інших комерційних інсектицидів. ЄС схвалив цю органічну сполуку в 2015 році, підкресливши її безпеку та ефективність. Як агоніст нікотинових ацетилхолінових рецепторів комах (nAChR), флупірадіфурон досить ефективний у стримуванні розмноження сисних комах, демонструючи позитивні результати в токсикологічних та екотоксикологічних оцінках.

Beauveria bassiana і Metarhizium anisopliae, два видатних ентомопатогенних гриба, є ключовими активними інгредієнтами в боротьбі зі шкідниками. Останні дослідження підкреслили їхню роль у стимулюванні росту рослин після цілеспрямованої інокуляції. B. bassiana та M. anisopliae можуть колонізувати різні рослини, включаючи пшеницю, сою, рис, боби, цибулю, помідори, пальми, виноград, картоплю та бавовник. Їх колонізація може бути локальною або системною, переважно в коренях, стеблах, листках і внутрішніх тканинах рослин. Було показано, що ендофітна колонізація цими грибами прискорює ріст рослин через обробку насіння, позакореневе обприскування та зрошення ґрунту.

Таблиця 1. Варіанти обробок насіння

*Од. – одиниця = 100 тис. насінин цукрових буряків; WG – вододисперговані гранули; SP – розчинний порошок.

Протягом одного вегетаційного періоду на двох дослідних полях в Овчарі та Богданівцях проводили оцінку зараження шкідниками та пошкодження цукрових буряків. Ця оцінка була зосереджена на довгоносиках та блішках і була обмежена двома внутрішніми рядками кожної ділянки, охоплюючи довжину 10 м. Проводилися щотижневі спостереження, синхронізовані зі стадією розвитку рослин за шкалою BBCH.

Шкоду від блішок оцінювали безпосереднім візуальним оглядом. Спостережувані рослини були розділені на шість класів, позначених наступним чином: 0 (без пошкоджень); 1 (пошкодження до 3% площі листя); 2 (ушкодження 4-10%); 3 (пошкодження 11-20%); 4 (пошкодження 21-40%); 5 (пошкоджено понад 40% площі листя).

Пошкодження, завдані довгоносиками, оцінювалися на ділянках площею 1 м², які випадковим чином виокремлювалися чотири рази на кожному досліджуваному полі. На кожній ділянці площею 1 м² всі рослини візуально оцінювалися за однією з п’яти категорій пошкодження: 0 (без пошкоджень); 1 (пошкоджено до 25% рослин); 2 (пошкоджено 26-50% рослин); 3 (пошкоджено 51-75% рослин); 4 (пошкоджено більше 75% рослин).

Шкоду, спричинену блішками та буряковими довгоносиками, досліджували за допомогою дисперсійного аналізу (ANOVA) з використанням статистичної програми ARM 9.

Результати

Ефективність проти блішок. У більшості варіантів ураження блішками було більш вираженим на ранніх етапах розвитку рослин (BBCH 12-16) (Табл. 2). На ранніх стадіях розвитку, коли рослини найбільш сприйнятливі до зараження блішками (ВВСН 2-14), найменші пошкодження виникали у всіх варіантах, оброблених тіаметоксамом та тефлутрином (0,3-1,2%). Як і очікувалося, необроблені варіанти показали значні пошкодження (до 30%). У цьому контексті (стадії BBCH 12 і 14) не існувало статистично значущих відмінностей між необробленими варіантами та варіантами з 1 сортом, обробленими іншими альтернативними активними інгредієнтами (Табл. 2).

Ефективність спостерігалася в 2 і 3 сортів серед варіантів, оброблених флупірадіфуроном, що призвело до низького пошкодження (3-12%). Крім того, деякі варіанти із 2 і 3 сортами і всі варіанти з 1 сортом показали значно вищі рівні пошкоджень.

Слід зазначити, що обробка насіння грибами B. bassiana + M. anisopliae показала найнижчу ефективність проти блішок на всіх трьох сортах, без відмінностей між контрольними варіантами. При BBCH 19-31 всі сорти показали різний ступінь пошкодження, хоча статистично значущих відмінностей не було виявлено. Сорт 1, оброблений флупірадіфуроном (32%), і сорт 2, оброблений ціантраніліпролом (32%), мали найбільші пошкодження. Частота пошкоджень на стадії BBCH 31 залишалася незначною протягом усього дослідження, без істотних відмінностей між сортами та варіантами (Табл. 2). Важливо відзначити, що цукровий буряк на цьому етапі розвитку має природну стійкість до блішок.

Таблиця 2. Пошкодження цукрових буряків блішками на різних стадіях розвитку (BBCH) у Богданівцях

* Значення, за якими йде одна і та ж літера, істотно не відрізняються (P = 0,05, HSD Тьюкі).

В Овчарі популяція блішок спостерігалася наприкінці травня, коли цукрові буряки досягли стадії BBCH 19 (Табл. 3). Їх присутність відзначалася до початку червня, що збігалося зі стадією BBCH 31. У цей період вплив блішок на листя цукрових буряків був відносно низьким. Стадія BBCH 31, яка настає через десять тижнів після посівної, характеризується зниженням ефективності більшості інсектицидів, якими оброблялося насіння. Тим не менш, нюанси відмінностей були визнані. Подібно до Богданівців, варіанти, оброблені тіаметоксамом та з обробкою насіння тефлутрином, показали найвищу ефективність в Овчарі.

Сорт 1 показав особливо низьку шкоду внаслідок такої обробки. Навпаки, варіанти, оброблені різними активними інгредієнтами, показали подібні значення шкоди в діапазоні 2-18%. Однак на цьому етапі розвитку цукрових буряків ця шкода мала незначне значення. Найбільше пошкодження, яке сягало 40%, було виявлено у сорту 3 без застосування інсектицидів. Як і в Богданівцях, варіанти 2 і 3 також показали низьку ефективність обробки насіння грибами B. bassiana + M. anisopliae.

Таблиця 3. Пошкодження цукрових буряків блішками на різних стадіях розвитку (BBCH) в Овчарі

* Значення, за якими йде одна і та ж літера, істотно не відрізняються (P = 0,05, HSD Тьюкі).

Ефективність проти довгоносиків. У Богданівцях під час сприйнятливої ​​фази BBCH 12 зараження довгоносиками залишалося мінімальним і коливалося від 1,5% (тіаметоксам + тефлутрин для 2 сорту) до найвищого зареєстрованого пошкодження 8,3% (Bauveria bassiana + Metarhizium anisopliae для 3 сорту) (Табл. 4). Рослини 1 сорту мали найбільше пошкодження, яке пояснюється діяльністю довгоносиків, хоча воно не було статистично значущим (Табл. 4).

Таблиця 4. Пошкодження цукрових буряків довгоносиками (за Таунсендом-Хойбергером) на різних стадіях розвитку (BBCH) у Богданівцях

* Значення, за якими йде одна і та ж літера, істотно не відрізняються (P = 0,05, HSD Тьюкі).

На стадії BBCH 14 інтенсивне зараження довгоносиком призвело до вираженого пошкодження листя. Як і очікувалося, найбільші пошкодження виникли в необроблених варіантів сорту 1 (60%) і 3 (47%). Примітно, що сорт 1 показав значні пошкодження у варіанті, обробленому флупірадіфуроном (56%). І навпаки, найбільше пошкодження 2варіанту  спостерігалося під час обробки ціантраніліпролом (42%) і флупірадіфуроном (46%). У міру розвитку рослин у всіх варіантах кожного сорту на стадії розвитку BBCH 16 спостерігалося зменшення ураження листя довгоносиками.

У Таблиці 5 наведено відсоток пошкоджень довгоносиками цукрових буряків в Овчарі, які в окремих випадках призвели до значної гибелі рослин. У відібраних варіантах спостерігався низький відсоток одужання рослин або наступних сходів. Тим не менш, результати підкреслюють наявність популяцій довгоносиків в Овчарі, які потенційно можуть знищити посіви цукрових буряків. Зараження довгоносиками було серйозним у всіх варіантах, особливо під час BBCH 12, коли рослини знаходилися на найбільш сприйнятливій стадії розвитку.

На цій фазі пошкодження коливалися від 48% (варіант тіаметоксаму + тефлутрину у 3 сорту) до 100% (варіант ціантраніліпролу в сортів 1 і 3, B. bassiana + M. anisopliae та контрольний варіант 2 сорту). Усі сорти показали пошкодження, які зберігалися протягом усього сезону. Під час тривалої атаки довгоносика сорт 3 і варіант тіаметоксам + тефлутрин забезпечували певний захист, дозволяючи рослинам відновитися після початкової атаки протягом випробувального періоду. Однак більшість рослин інших варіантів і сортів продовжували зазнавати значної шкоди, і, незважаючи на деяке відновлення, після стадії BBCH 16 загальний рівень пошкодження залишався високим. Протягом усього випробувального періоду обробки тіаметоксамом + тефлутрином забезпечували найефективніший захист цукрових буряків, незалежно від варіанту (Табл. 5).

Таблиця 5. Пошкодження цукрових буряків довгоносиками (за Таунсендом-Хойбергером) на різних стадіях розвитку (BBCH) в Овчарі

* Значення, за якими йде одна і та ж літера, істотно не відрізняються (P = 0,05, HSD Тьюкі).

Обговорення

Метою дослідження було оцінити ефективність обробки насіння різних сортів цукрових буряків у боротьбі з двома важливими шкідниками в Хорватії: блішкою та буряковим довгоносиком. Польові випробування проводились у двох районах Вуковарсько-Сремської жупанії (в Овчарі та Богданівцях) та охоплювали стадії розвитку цукрових буряків від BBCH 12 до BBCH 31. Як і очікувалося, шкідники не спостерігалися до BBCH 12, що відповідає ранній стадії розвитку листя (перша пара листочків). Відповідно, менша сприйнятливість цукрових буряків до блішок та довгоносиків після досягнення BBCH 31 пояснюється розвитком значної листкової маси.

Оптимальний агротехнічний період сівби цукрових буряків — із 15 березня по 10 квітня, відповідно досліди проводилися саме в цей період. У 2015 році наголошувалося на доцільності ранньої сівби, бажано на початку оптимального строку. Рання сівба сприяє швидкому розвитку сім’ядольної фази цукрових буряків і робить їх більш стійкими до нападу різних комах-шкідників, особливо блішок і довгоносиків.

Не було виявлено чіткої закономірності між схожістю насіння та сприйнятливістю, дані показали різні реакції на різних стадіях розвитку рослин серед трьох варіантів.

У 2022 році проростання цукрових буряків збігалося з нашестям шкідників, що мало виражений вплив на пошкодження буряків на ранніх стадіях розвитку (BBCH 12-16). Це ілюструє складність ефективного захисту рослин, у якому такі фактори, як зимівля шкідників, тривалість зими, температура ґрунту навесні та час посіву впливають на швидкість проростання рослин.

Із 1965 року до початку 2000-х років буряковий довгоносик не викликав особливого занепокоєння в Хорватії, на відміну від проблем, які він завдавав у сербському регіоні Воєводина, який межує зі східною Хорватією. Збільшення активності бурякового довгоносика як серйозного шкідника в Хорватії після 2008 року пояснюється зміною клімату. Ця тенденція також спостерігається в Польщі, Австрії, Угорщині та інших країнах Східної Європи, де він завдає значних економічних збитків через свою повторну появу. Збільшення чисельності шкідників може бути пов’язане зі сприятливими кліматичними умовами та обмеженнями ефективних інсектицидів, такими як заборона неонікотиноїдів в ЄС.

Дослідження показало, що обробка неонікотиноїдами ефективно захищала цукрові буряки та стримувала блішок і довгоносиків. Однак ступінь шкоди різнився в різних регіонах через різні кліматичні умови та перевагу певних методів вирощування культур (тобто сівозміни) у шкідників. Зокрема, обробка насіння тіаметоксамом та тефлутрином пом’якшила пошкодження блішками, причому в Богданівцях на стадіях BBCH 14 і BBCH 16 пошкодження рослин досягли майже 40%. Це підкреслює серйозність зараження блішками в Хорватії та підтверджує дані інших досліджень. Подібним чином обробка насіння тіаметоксамом та тефлутрином зменшила шкоду від довгоносиків в Овчарі, часто досягаючи 100% ефективності у більшості варіантів. Обробка інсектицидами вплинула на пошкодження буряків на всіх трьох стадіях раннього розвитку рослин (BBCH 12-19), підкреслюючи захисну роль обробки насіння неонікотиноїдами та піретроїдами проти блішок і довгоносиків.

Ефективність обробки насіння неонікотиноїдами та піретроїдами була особливо очевидною, оскільки вона зменшила пошкодження блішками, яке перевищувало 30% на необроблених ділянках під час стадій BBCH 12-16.

Слід зазначити, що в Богданівцях середній відсоток пошкоджень, 11,4% і 35%, був значно вищим, ніж в Овчарі, де на тих же етапах розвитку цукрових буряків у них не було виявлено пошкоджень. На пошкодження рослин у Богданівцях впливали обробки інсектицидами на всіх трьох стадіях розвитку рослин (BBCH 12-16). Це підтверджує, що обробка насіння неонікотиноїдами забезпечує оптимальний захист рослин від блішок. Нехімічні альтернативи для боротьби з блішками на цукровому буряку все ще важко знайти, а позакореневе обприскування на основі піретроїдів залишається основним засобом боротьби; їх використання збільшилося після заборони неонікотиноїдів у 2018 році.

Обробка насіння неонікотиноїдами та піретроїдами ефективно контролювала довгоносиків на найбільш сприйнятливих стадіях розвитку цукрових буряків за низького тиску популяцій, що призвело до значно меншого пошкодження необроблених рослин. Під час дослідження в Овчарі показники зараження довгоносиками виявилися значно вищими. Однак пошкодження на ділянках, оброблених неонікотиноїдами, були значно меншими, ніж в інших варіантів. Ці результати підкреслюють успіх обробки насіння для захисту цукрових буряків на критичних стадіях їх розвитку. Однак ефективність неонікотиноїдів і піретроїдів проти більших популяцій довгоносиків залишається обмеженою, що вказує на необхідність тестування альтернативних стратегій.

Навіть за різного тиску популяцій повторна поява шкідників вимагає диверсифікації підходів до захисту рослин. Із забороною неонікотиноїдів та новими повідомленнями про резистентність, дослідження альтернативних інсектицидів стають все більш важливими. Підтвердження ефективності цих альтернатив у польових умовах є обов’язковою умовою, враховуючи їхній потенціал заміни неонікотиноїдів. Дане дослідження підкреслює необхідність багатостороннього підходу до боротьби зі шкідниками, який об’єднає усталені та інноваційні стратегії для ефективного захисту цукрових буряків.

У світлі даних, представлених у цьому дослідженні, необхідна переоцінка обробки насіння неонікотиноїдами як безпечного та ефективного засобу захисту рослин. Хоча синтетичні інсектициди повинні бути дозволені, вони повинні супроводжуватися суворими правилами застосування та регулярними екотоксикологічними оцінками, щоб мінімізувати екологічні ризики.

З урахуванням останніх рішень ЄС щодо заборони використання неонікотиноїдів у польових умовах стала важливою розробка альтернативних підходів до протруювання насіння. Сучасні дослідження свідчать про те, що вже сформульовано численні альтернативи, деякі з яких демонструють багатообіцяючі значення ефективності. Однак багато з цих альтернатив забезпечують важливий, але потенційно недостатній контроль, якщо використовувати їх окремо. Таким чином, майбутні стратегії можуть вимагати їх комбінованої інтеграції як частини інтегрованого підходу до боротьби зі шкідниками для захисту цукрових буряків, здоров’я людини, запилювачів та інших екосистем. Для подальшого вдосконалення цих підходів слід провести випробування для вивчення можливих адитивних або синергічних ефектів.

Висновки

Це комплексне польове дослідження підкреслює роль обробки насіння неонікотиноїдами (та піретроїдами) та альтернативних активних інгредієнтів у захисті цукрових буряків від блішок і довгоносиків. Зменшення шкоди на різних стадіях розвитку буряків підкреслює ефективність цих методів захисту рослин, особливо на критичних ранніх стадіях їх розвитку. Обнадійливі результати тіаметоксаму та тефлутрину, а також інших альтернативних активних інгредієнтів свідчать про їхній потенціал як цінних компонентів інтегрованих стратегій боротьби зі шкідниками. Оскільки поширеність цих шкідників у певних регіонах продовжує збільшуватися і зростає опір традиційним заходам боротьби, ці результати підкреслюють необхідність сталого та диверсифікованого підходу до боротьби зі шкідниками. Крім того, зміни в динаміці шкідників, викликані кліматичними змінами, підкреслюють необхідність адаптивних методів для забезпечення стійкості та ефективності вирощування цукрових буряків.