Севооборот как способ увеличения биоразнообразия в агроэкосистемах, регулирования численности вредных фитофагов

Цель. Использование преимуществ севооборотов, их типов и влияния на динамику численности и вредоносности доминантных вредителей на различных сельскохозяйственных культурах, сохранение биоразнообразия, стабилизацию агроэкосистем. В данной работе рассматривается одна из важнейших проблем современного земледелия – сокращение химических обработок без потери качества и урожайности получаемой продукции благодаря одному из важнейших приёмов севообороту и некоторым агротехническим – совместным посевам разных сортов или культур, введение покровных и т.д.

Обсуждение. Нами проводился анализ севооборотов, их видов и влияния на динамику численности и вредоносности вредителей-доминантов различных сельскохозяйственных культур, сохранение биоразнообразия, стабилизацию агроэкосистем, что особенно важно для органического земледелия. Основанные на фактических данных методы манипулирования средой обитания могут значительно улучшить борьбу с вредителями. Подтверждено влияние севооборота на степень зараженности вредителями возделываемых культур и выявлен ряд малоизученных вопросов. Данная статья может представлять наибольший интерес для владельцев фермерских хозяйств, а также крупных товаропроизводителей.

Заключение. Анализ литературных данных показал, что научно обоснованный севооборот с включением посевов сортосмесей, краевых ловчих или медоносных культур, учитывающий общих вредителей для чередующихся предшественников и основных посевов, и направленных приёмов на улучшение здоровья почвы и растений, позволит стабилизировать экологическое состояние агроэкосистем, повысить безопасность окружающей природной среды и уровень рентабельности агропроизводства. Изучение влияния различных приёмов с повышением биоразнообразия в агроценозах имеет большой потенциал и перспективу для дальнейшего изучения.

1. Yang R., Yang L., Ge B., Qi Y., Chen T., Deng A., et al. Rotation regimes lead to significant differences in soil macrofaunal biodiversity and trophic structure with the changed soil properties in a rice‐based double cropping system // Geoderma. 2022. V. 405. Article ID: 115424. http://dx.doi.org/10.1016/j.geoderma.2021.115424

2. Dallimer M., Tinch D., Acs S., Hanley N., Southall H.R., Gaston K.J., et al. 100 years of change: examining agricultural trends, habitat change and stakeholder perceptions through the 20th century // Journal of Applied Ecology. 2009. V. 46. P. 334–343. https://doi.org/10.1111/j.1365‐2664.2009.01619.x

3. Edlinger A., Saghaï A., Herzog C., Degrune F., Garland G. Towards a multidimensional view of biodiversity and ecosystem functioning in a changing world // New Phytol. 2020. V. 228. P. 820–822. https://doi.org/10.1111/nph.16881

4. Brooker R.W., Bennett A.E., Cong W‐F., Daniell T.J., George T.S., Hallett P.D., et al. Improving intercropping: a synthesis of research in agronomy, plant physiology and ecology // New Phytologist. 2015. V. 206. N 1. P. 107–117. https://doi.org/10.1111/nph.13132

5. He H., Liu L., Munir S., Bashir N., Wang Y., Yang J., et al. Crop diversity and pest management in sustainable agriculture // Journal of Integrative Agriculture. 2019. V. 18. P. 1945–1952. https://doi.org/10.1016/S2095‐3119(19)62689‐4

6. Toigildin A., Morozov V., Podsevalov M., Ayupov D., Toigildina I., Mustafina R. Factors of biologization of farming in the forest‐steppe zone of Volga region // Proc International Scientific‐Practical Conference “Agriculture and Food Security: Technology, Innovation, Markets, Human Resources”, Russia (Ulyanovsk) (FIES 2019), BIO Web of Conferences. 2020. N 17. Article ID: 00173. https://doi.org/10.1051/bioconf/20201700173

7. Мостояк И. Комплексная система защиты растений при формировании сбалансированных агроэкосистем // Материалы Международной научно‐практической конференции «Развитие АПК в условиях роботизации и цифровизации производства в России и за рубежом», (DAIC 2020) Сбалансированное природопользование. 2020. N 00. C. 77–86. https://doi.org/10.33730/2310‐4678.1.2020.203932

8. Коршунов С.А., Любоведская А.А., Асатурова А.М., и соавт. Органическое земледелие: инновационные технологии, опыт, перспективы. Российский научноисследовательский институт информации и техникоэкономических исследований по инженерно‐техническому обеспечению агропромышленного комплекса (Правдинский). Москва. 2019. C. 92.

9. Boiteau G., Picka J.D., Watmough J. Potato field colonization by low‐density populations of Colorado potato beetle as a function of crop rotation distance // J Econ Entomol. 2008. V. 101. N 5. P 1575–1583. https://doi.org/10.1603/00220493(2008)101[1575:PFCBLP]2.0.CO;2

10. Han P., Lavoir A‐V., Rodriguez‐Saona C., Desneux N. Bottom‐Up Forces in Agroecosystems and Their Potential Impact on Arthropod Pest Management. // Annual Review of Entomology. 2021. V. 67. P. 239–259. https://doi.org/10.1146/annurev‐ento‐060121‐060505

11. Gurr G., Wratten S., Landis D., You M. Habitat Management to Suppress Pest Populations: Progress and Prospects // Annual review of entomology. 2016. V. 62. pp. 91–109. https://doi.org/10.1146/annurev‐ento‐031616‐035050

12. Staudacher K., Schallhart N., Thalinger B., Wallinger C., Juen A., Traugott M. Plant diversity affects behavior of generalist root herbivores, reduces crop damage, and enhances crop yield // Ecological applications: a publication of the Ecological Society of America. 2013. V. 23. N 5. P. 1135–1145. https://doi.org/10.1890/13‐0018.1

13. Bybee‐Finley K.A., Matthew R.R. Advancing Intercropping Research and Practices in Industrialized Agricultural Landscapes // Agriculture. 2018. V. 8. N 6. Article ID: 80. https://doi.org/10.3390/agriculture8060080

14. Chateil C., Goldringer I., Tarallo L., Kerbiriou C., Le Viol I., Ponge J‐F., et al. Crop genetic diversity benefits farmland biodiversity in cultivated fields // Agriculture, Ecosystems and Environment. 2013. V. 171. P. 25–32. https://doi.org/10.1016/j.agee.2013.03.004

15. Tooker J.F., Frank S.D. Genotypically diverse cultivar mixtures for insect pest management and increased crop yields // Journal of Applied Ecology. 2012. V. 49. P. 974–985. https://doi.org/10.1111/j.1365‐2664.2012.02173.x

16. Rusch A., Chaplin‐Kramer R., Gardiner M., Hawro V., Holland J., Landis D., et al. Agricultural landscape simplification reduces natural pest control: A quantitative synthesis // Agriculture. Ecosystems & Environment. 2016. V. 221. P. 198–204. https://doi.org/10.1016/j.agee.2016.01.039

17. Cook S.M., Khan Z.R., Pickett J.A. The use of push‐pull strategies in integrated pest management // Annual Review of Entomology. 2007. V. 52. N 1. P. 375–400. https://doi.org/10.1146/annurev.ento.52.110405.091407

18. Hokkanen H. Trap cropping in pest management // Annual Review of Entomology. 2003. V. 36. N 1. P. 119–38. https://doi.org/10.1146/annurev.en.36.010191.001003

19. Parolin P., Bresch C., Poncet C., Desneux N. Functional characteristics of secondary plants for increased pest management. International // Journal of Pest Management. 2012. V. 58. N 4. P. 369–377. https://doi.org/10.1080/09670874.2012.734869

20. Kansman J., Nalam V., Nachappa P., Finke D. Plant water stress intensity mediates aphid host choice and feeding behavior // Ecological Entomology. 2020. V. 45. N 6. P. 1437– 1444. https://doi.org/10.1111/een.12928

21. Dunbar M.W., O’Neal M.E., Gassmann A.J. Increased Risk of Insect Injury to Corn Following Rye Cover Crop // Journal of Economic Entomology. 2016. V. 109. N 4. P. 1691–1697. https://doi.org/10.1093/jee/tow101

22. Rahman M, Joaty J., Islam M.M. Intercropping for insect pest management in sustainable agriculture: A review // Journal of Tropical Agriculture. 2020. V. 43. P. 11–22. https://doi.org/10.11189/bita.43.11

23. Priyadarshana T.S., Lee M‐B., Ascher J.S., Qiu L., Goodale E. Crop heterogeneity is positively associated with beneficial insect diversity in subtropical farmlands // Journal of Applied Ecology. 2021. V. 58. Iss. 12. P. 2747–2759. https://doi.org/10.1111/1365‐2664.14005

24. Schulthess F., Chabi‐Olaye A., Gounou S. Multi‐trophic level interactions in a cassava‐maize mixedcropping system in the humid tropics of West Africa // Bull. Entomol. Res. 2004. V. 94. Iss. 3. P. 261–272. https://doi.org/10.1079/ber2004296

25. Ninkovic V., Dahlin I., Radonjic A., Petrovic‐Obradovic O., Glinwood R., Webster B. Volatile Exchange between Undamaged Plants ‐ a New Mechanism Affecting Insect Orientation in Intercropping // PLoS ONE. 2013. V. 8. N 7. Article number: e69431. https://doi.org/10.1371/journal.pone.0069431

26. Batyrshina Z.S., Cna’ani A., Rozenberg T., Seifan M., Tzin V. The combined impacts of wheat spatial position and phenology on cereal aphid abundance // Peer J. 2020. V. 8. Article ID: 9142. https://doi.org/10.7717/peerj.9142

27. Mansion‐Vaquié A., Ferrer A., Ramon‐Portugal F., Wezel A.. Magro A. Intercropping impacts the host location behaviour and population growth of aphids // Entomologia Experimentalis et Applicata. 2019. V. 168. N 1. P. 113–117. https://doi.org/10.1111/eea.12848

28. Zhou H., Chen L., Chen J., Francis F., Haubruge E., Liu Y., et al. Adaptation of Wheat‐Pea Intercropping Pattern in China to Reduce Sitobion avenae (Hemiptera: Aphididae) Occurrence by Promoting Natural Enemies // Agroecology and Sustainable Food Systems. 2013. V. 37. N 9. P. 1001–1016. https://doi.org/37.10.1080/21683565.2013.763887

29. Mansion‐Vaquié A., Wezel A., Ferrer A. Wheat genotypic diversity and intercropping to control cereal aphids // Agriculture Ecosystems & Environment. 2019. V. 285. Article ID: 106604. http://dx.doi.org/10.1016/j.agee.2019.106604

30. Tolosa T.A., Tamiru A., Midega C., Van den Berg J., Birkett M., Woodcock C., et al. Molasses Grass Induces Direct and Indirect Defense Responses in Neighbouring Maize Plants // Journal of Chemical Ecology. 2019. V. 45. N 11–12. P. 982–992. https://doi.org/10.1007/s10886‐019‐01122‐z

31. Uvah I.I.I, Coaker T.H. Effect of mixed cropping on some insect pests of carrots and onions // Entomologia Experimentalis et Applicata. 1984. V. 36. Iss. 2. P. 159–167. https://doi.org/10.1111/j.1570‐7458.1984.tb03422.x

32. Zhou H., Chen J., Liu Y., Francis F., Haubruge E., Bragard C., et al. Influence of Garlic Intercropping or Active Emitted Volatiles in Releasers on Aphid and Related Beneficial in Wheat Fields in China // Journal of Integrative Agriculture. 2013. V. 12. N 3. P. 467–473. https://doi.org/10.1016/S20953119(13)60247‐6

33. Lopes T., Bodson B., Francis F. Associations of Wheat with Pea Can Reduce Aphid Infestations // Neotropical Entomology. 2015. V. 44. P. 286–293. https://doi.org/10.1007/s13744‐015‐0282‐9

34. Lopes T., Hatt S., Xu Q., Chen J., Liu Y., Francis F. Wheat (Triticum aestivum L.) – based intercropping systems for biological pest control // Pest Management Science. 2016. V. 72. P. 2193–2202. https://doi.org/10.1002/ps.4332

35. Танский В.И., Тулеева А.К. Влияние предшественников на вредных и полезных насекомых весной. Урожай пшеницы // Новости защиты растений. 2005. N 1. С. 27–31.

36. Carmona G., Rees J., Seymour R., Wright R., Mc Mechan A. Wheat Stem Maggot (Diptera: Chloropidae): An Emerging Pest of Cover Crop to Corn Transition Systems // Plant Health Progress. 2019. V. 20. N 3. P. 147–154. http://dx.doi.org/10.1094/PHP‐01‐19‐0009‐S

37. Mollaei M., Ali S., Asghar F., Gadir N‐G., Mehdi H., Ali G. Effects of strip intercropping of canola with faba bean, field pea, garlic, or wheat on control of cabbage aphid and crop yield // Plant Protection Science. 2021. V. 57. N 1. P. 59–65. https://doi.org/10.17221/132/2019‐PPS

38. Davidson‐Lowe E., Ray S., Murrell E., Kaye J., Ali J. Cover Crop Soil Legacies Alter Phytochemistry and Resistance to Fall Armyworm (Lepidoptera: Noctuidae) in Maize // Environmental Entomology. 2021. V. 50. N 6. P. 958–967. https://doi.org/10.1093/ee/nvab047

39. Mutyambai D., Niassy S., Calatayud P‐A., Subramanian S. Agronomic Factors Influencing Fall Armyworm (Spodoptera frugiperda) Infestation and Damage and Its Co‐Occurrence with Stemborers in Maize Cropping Systems in Kenya // Insects. 2022. V. 13. Article ID: 266. https://doi.org/10.3390/insects13030266

40. Pitan O., Odebiyi J. The effect of intercropping with maize on the level of infestation and damage by pod‐sucking bugs in cowpea // Crop Protection. 2001. V. 20. P. 367–372. https://doi.org/10.1016/S0261‐2194(00)00135‐6

41. Koch R., Porter P., Harbur M., Abrahamson M., Wyckhuys K., Ragsdale D., et al. Response of Soybean Insects to an Autumn‐Seeded Rye Cover Crop Response of Soybean Insects to an Autumn‐Seeded Rye Cover Crop // Environmental Entomology. 2012. V. 41. N 4. P. 750–760. http://dx.doi.org/10.1603/EN11168

42. Пушня М.В., Снесарева Е.Г. Агробиотехнологические методы защиты картофеля от клубневой моли. В центральной зоне Краснодарского края // Достижения науки техники АПК. 2018. Т. 32. N 3. С. 79–82. https://doi.org/10.24411/0235‐2451‐2018‐10316

43. Miklasiewicz T.J. Hammond R.B. Density of potato leafhopper (Homoptera: Cicadellidae) in response to soybeanwheat cropping systems // Environmental Entomology. 2001. V. 30. N 2. P. 204–214. https://doi.org/10.1603/0046‐225X‐ 30.2.204

44. Пушня М.В, Снесарева Е.Г, Родионова Е.Ю. Использование приемов биологического контроля инвазивного вида щитника – зеленого овощного клопа Nezara viridula L. (обзор) // Достижения науки и техники АПК. 2021. Т. 35. N 12. С. 50–63. https://doi.org/10.53859/02352451_2021_35_12_50

45. Пушня М.В., Снесарева Е.Г., Родионова Е.Ю. Разработка биологических методов защиты Glycine max L. в центральной зоне Краснодарского края // Материалы V международной научной конференции «Современное состояние, проблемы и перспективы развития аграрной науки», Симферополь, 2020. C. 89–91. DOI: 10.33952/2542‐0720‐2020‐5‐9‐10‐42

46. Jacobsae A.A., Evansb R.S., Allisona J.K., Garnerc E.R., Kingeryd W.L., Mc Culleye R.L. Cover crops and no‐tillage reduce crop production costs and soil loss, compensating for lack of short‐term soil quality improvement in a maize and soybean production system // Soil and Tillage Research. 2022. V. 218. Article ID: 105310. https://doi.org/10.1016/j.still.2021.105310

47. Hunter M.C., Schipanski M.E., Burgess M.H., La Chance J.C., Bradley B.A., Barbercheck M.E., et al. Cover Crop Mixture Effects on Maize, Soybean, and Wheat Yield in Rotation // Agricultural & Environmental Letters. 2019. V. 4. N 1. Article ID: 180051. https://doi.org/10.2134/ael2018.10.0051

48. Родионова Е.Ю., Пушня М.В., Снесарева Е.Г. Разработка биологических методов борьбы с пьявицей красногрудой Oulema (Lema) melanorus L // Плодоводство и ягодоводство России. 2018. N 55. C. 279–283. https://doi.org/10.31676/2073‐4948‐2018‐55‐279‐283

49. Wortman S.E., Francis C.A., Bernards M.L., Drijber R.A., Lindquist J.L. Optimizing cover crop benefits with diverse mixtures and an alternative termination method // Agronomy Journal. 2012. V. 104. P. 1425–1435. https://doi.org/10.2134/agronj2012.0185

50. Reese C.L., Clay D.E., Clay S.A., Bich A.D., Kennedy A.C., Hansen S.A., et al. Winter cover crops impact on corn production in semiarid regions // Agronomy Journal. 2014. V. 106. P. 1479–1488. https://doi.org/10.2134/agronj13.0540

51. Nielsen D.C., Lyon D.J., Higgins R.K., Hergert G.W., Holman J.D., Vigil M.F. Cover crop effect on subsequent wheat yield in the central Great Plains // Agronomy Journal. 2016. V. 108. P. 243–256. https://doi.org/10.2134/agronj2015.0372

52. Kyamanywa S., Tukahirwa E. Effect of Mixed Cropping Beans, Cowpeas and Maize on Population Densities of Bean Flower Thrips, Megalurothrips sjostedti (Trybom) (Thripidae) // International Journal of Tropical Insect Science. 1988. V. 9. P. 255–259. https://doi.org/10.1017/S1742758400006081

53. Глазунова Н.Н., Безгина Ю.А., Мазницына Л.В., Сутко А.П., Тутуржанс Л.В. Влияние длительного применения систем удобрения на видовой состав и численность насекомых‐фитофагов и их энтомофагов в посевах озимой пшеницы на выщелоченном черноземе // Агрохимический вестник. 2018. N 4. С. 46‐50.

54. Bokina I.G. Lacewings (Chrysopidae, Neuroptera) in cereal agrocenoses of the forest‐steppe of Western Siberia // Entomological Review. 2010. N 90. P. 689–697. https://doi.org/10.1134/S0013873810060035

55. Manukyan I.R, Miroshnikova E.S., Gasiev V.I., Abieva T.S., Machneva N.L., Skamarokhova A.S., et al. The assessment of winter wheat agrocenoses adaptivity in the conditions of the submontane zone of the Central Caucasus // Plant Science Today. 2020. V. 7. N 4. P. 623–626. https://doi.org/10.14719/pst.2020.7.4.925

56. Flint M., Roberts P. Using crop diversity to manage pest problems: Some California examples // American Journal of Alternative Agriculture. 1988. V. 3. P. 163–167. https://doi.org/10.1017/S0889189300002447

57. Mamine F., Fares M. Barriers and Levers to Developing Wheat‐Pea Intercropping in Europe: A Review // Sustainability. 2020. V. 12. N 17. Article ID: 6962. https://doi.org/10.3390/su12176962

58. Phatak S., Díaz‐Pérez J. Managing pests with cover crops. In: Managing Cover Crops Profitably. Edition: 2nd.Chapter: Managing pests with cover crops Clark A (eds.) // Sustainable Agriculture. 2007. P. 25–33.