Кукурудза та сорго: клімат, технологія, шкідники

Останнім часом у зоні Степу України відбуваються процеси, безпосередньо пов’язані зі зміною клімату. Спрямованість їх вказує на ймовірність певних негативних наслідків для агровиробників, зважаючи, що серед факторів землеробства, які визначають продуктивність культур, виокремлюють погодні умови з високим коефіцієнтом детермінації

Як свідчить аналіз гідротермічних показників (АМСГ, м. Дніпро), за останні 30 років (1991–2020), порівнюючи з базовим періодом (1961–1990 рр.), температура повітря підвищилась на 1 °С, зокрема, у липні на 1,4 °С, серпні — на 1,5 °С. Опосередковано потепління клімату підтверджують і випадки прояву небезпечних для рослин метеорологічних явищ упродовж вегетації. Так, за досліджений проміжок часу кількість днів з температурою ≥ 30°С, збільшилась до 37, що майже в два рази перевищує норму (19 діб). Аналогічна залежність стосується і кількості діб з критичною для рослин відносною вологістю повітря (≤ 30 %) — 46 і 32.

Характеризуючи умови зволоження, слід відмітити значну варіабельність кількості опадів за роками і нерівномірність їх розподілу протягом календарного року. За час спостережень нараховано лише сім випадків, коли річний обсяг опадів відповідав усередненій нормі, 14 років (47 %) відзначались дефіцитом вологи і 9 років (30 %) були дощовими. Загальний річний приріст атмосферних опадів за 30 років становить 26 мм, однак у період активної вегетації кукурудзи і сорго (травень — серпень) додатково надходить тільки 7 мм дощу. При цьому у серпні, коли наливається і достигає зерно, зафіксовано від’ємний показник. Тобто на фоні підвищення температурного режиму умови зволоження залишаються практично незмінними. За збереження існуючої тенденції, непродуктивні втрати вологи мають зростати, а рослини відчуватимуть нестачу води більш гостро.

________________________

Кліматичні зрушення обумовлюють розвиток посушливих явищ різної тривалості та інтенсивності, що призводить до зміни базових складових системи землеробства, елементів технологій, набору культур, сортового і гібридного складу рослин, режимів та властивостей ґрунтів

________________________

Таким чином, кліматичні зрушення обумовлюють розвиток посушливих явищ різної тривалості та інтенсивності, що призводить до зміни базових складових системи землеробства, елементів технологій, набору культур, сортового і гібридного складу рослин, режимів та властивостей ґрунтів, і у тому числі до поступової перебудови ентомокомплексів, як невід’ємної частини агробіоценозів Степу.

Сьогодні фахівці стверджують, що потепління клімату провокує депресію популяції дротяників і несправжніх дротяників у місцях колишнього екологічного оптимуму, до якого належала і північна частина Степу України. Ці фітофаги мають багаторічний цикл розвитку генерацій у ґрунті, що уповільнює обмін генами в просторі і, природно, швидкість адаптації до нових агрокліматичних умов, зокрема, до змін фізичних і хімічних властивостей чорнозему. Шкідливість гусениць стримують також особливості погоди, за яких прохолодна весна і спекотна друга половина літа змушують шкідників мігрувати в глибші шари ґрунту. Так, середня чисельність їх, що впродовж 2010–2015 рр. трималась на позначці 1,0–1,3 екз./м2, у подальшому знизилась до 0,9–1,0 екз./м².

Прямі абіотичні чинники (температура, вологість) залишаються одними з головних щодо регулювання стану популяції стеблового метелика, який шкодить кукурудзі, сорго, просу, соняшнику та іншим культурам. Так, підвищення середньої температури повітря пришвидшує розвиток шкідника, що призводить до зростання не лише кількості особин, а й кількості генерацій через подовження періоду вегетації. Однак, враховуючи його тісний зв’язок з фенологією рослин — господарів, арідізація клімату згубно впливає одночасно як на культуру, так і на фітофага.

За даними матеріалів служби сигналізації і прогнозів, у період 1989–1994 рр. в більшості областей України спостерігалось масове розмноження стеблового метелика на кукурудзі. Заселеність шкідником у середньому за шість років у господарствах Степу України досягала 65 %, пошкодженість стебел — 18,2 %, а качанів — 11,3 %. Втрати зерна на незахищених посівах оцінювались на рівні від 5–8 до 15 ц/га.

Істотне зниження чисельності стеблового метелика в умовах північної частини Степу України почали фіксувати з 2010 р., коли посухи і суховій стали звичними щорічними явищами для регіону. Дослідження, проведені на природному інфекційному фоні протягом 2011–2015 р. показали, що на відміну від попереднього періоду (2006–2010 рр.) заселення гібридів кукурудзи різних груп стиглості було несуттєвим, спостерігались незначні пошкодження рослин на рівні 1,1 %. Подібні результати отримані в східній частині Степу (Луганська обл., 2011–2012 рр.). На підставі експериментальних даних зроблено висновок стосовно ймовірності переходу популяції цього лускокрилого шкідника в стан депресивного розвитку, що не виключає необхідності системного моніторингу посівів.

Агресивність стеблового метелика значною мірою визначається кількістю і характером надходжень опадів у літній період. До прикладу, за сприятливих умов зволоження і помірного термічного режиму (2019 р.), фітофаг пошкодив 6,3 % рослин кукурудзи, у посушливому 2020 р. — 3,6 %. Станом на 2021 р. у зоні Степу метеликом було заселено 7,0–4,8 % площ із чисельністю личинок 0,6–1,3 екз./рослину.

________________________

Шкідливість попелиць у більшості випадків лишається на рівні середніх багаторічних показників, що свідчить про високу пристосованість до змін клімату

________________________

За висновками фахівців шкідливість попелиць у більшості випадків лишається на рівні середніх багаторічних показників, що свідчить про високу пристосованість до змін клімату. Це пояснюється особливостями біології комах, зокрема, можливістю нестатевого розмноження шляхом партеногенезу, продукуванням великої кількості генерацій протягом вегетації зернових культур (кожні 8–15 діб), періодичною появою крилатих поколінь, здатних мігрувати і обживати нові осередки.

Водночас попелиці виявились досить чутливими до мінливості конкретних синоптичних умов. Так, розвитку і розмноженню їх сприяє тепла (16–20 °C) з підвищеною вологістю (60–80 %) погода в травні і впродовж літа. Натомість масовому розповсюдженню фітофага перешкоджають заморозки, похолодання, тривалі дощі, опади зливового характеру, посухи. Висока температура може провокувати збільшення активності ентомофагів, а також гальмувати фізіологічні процеси у самих шкідників (слабка реакція на сигнальні феромони, що виділяються під час нападу хижаків).

Зафіксовані помітні часові зміни кількісної динаміки популяції шведської мухи. Найвища чисельність її в зоні Степу і Лісостепу спостерігалась до 2005–2007 рр. Таку ситуацію пов’язують, насамперед, з тривалою теплою погодою восени, подовженням вегетації озимини і використанням останньої в якості харчового ланцюга. Після 2007 р. розпочався спад щільності комах, яка станом на 2019 р. не перевищувала 2–3 екз./м2.

Наростання чисельності і шкідливості бавовникової совки пояснюється гідротермічними умовами весняно-літнього періоду, зокрема збільшенням суми ефективних температур (СЕТ) в Лісостеповій і Степовій зонах. Наприклад, у Степу впродовж 15 років (2005–2020) тільки два рази задокументоване незначне зменшення (-15–20 °С) суми СЕТ відносно кліматичної норми. В інших випадках показники теплозабезпечення перевищували норму, а у середньому сума температур зросла на 368 °С. При цьому за останні 10 років значення гідротермічного коефіцієнта (ГТК) знизилось з 0,9 до 0,77 або на 14,4 %.

Окрім зазначених фітофагів із ряду вузькокрилих, зростає імовірність надзвичайних ситуацій в агросекторі, зумовленим масовим розповсюдженням стадних саранових. Спалахи чисельності італійської сарани (прус) та перелітної (азіатської) сарани на теренах України реєструвались у 1995, 2004, 2008–2010, 2017, 2025 рр. Максимальна кількість комах у осередках спостерігається у регіонах, де сума активних температур (понад 5 °С) перевищує 3000. Ризики швидкого поширення саранових зростають за наявності великих очеретяних масивів, що починають пересихати; теплої та сухої погоди; посиленого вітрового режиму. Епіцентром цьогорічного потужного вогнища шкідників вважають ареал осушеного каховського водосховища, звідки зграї сарани мігрують на сусідні території.

Перебудову ентомокомплексів неможливо пояснити тільки впливом погодно-кліматичних умов. Великою мірою процеси відбору і перерозподілу певних видів фітофагів і їх популяцій в агробіоценозах зумовлені факторами антропогенного характеру. В першу чергу, це стосується зміни спеціалізації аграрних господарств Степу, які зосередились в основному на виробництві зерна та насіння соняшнику. Замість оптимальних шести- восьмипільних сівозмін запроваджуються трьох- чотирьохпільні, що спричиняє явище ґрунтовтоми, мінімізує їх фітосанітарну функцію і призводить до зайвого використання засобів хімічного захисту рослин. Існує також проблема, пов’язана з підбором кращих попередників для зернових, зокрема, для кукурудзи та сорго. За цих обставин виникає необхідність проведення компенсаційних агротехнічних заходів, які нейтралізують негативну післядію малосумісних культур.

________________________

В умовах дефіциту ресурсів, істотної зміни структури посівних площ і вимушеної біологізації рослинництва особливого значення набуває питання вибору раціональної системи обробітку ґрунту

________________________

В умовах дефіциту ресурсів, істотної зміни структури посівних площ і вимушеної біологізації рослинництва особливого значення набуває питання вибору раціональної системи обробітку ґрунту, тісно пов’язаної з контролюванням великої кількості післяжнивних решток, як осередка ентомофауни сівозмін. За традиційної технології утилізація їх відбувається шляхом дискування та глибокої оранки на 25–30 см, яка загортає побічну продукцію в нижню частину орного шару, частково знищує фітофагів і забезпечує певний баланс стосовно корисних і шкідливих організмів.

Набагато складніше проводити роботу з рослинними рештками (подрібнення, розподіл, трансформація) в системі ґрунтозахисного землеробства, особливо на полях, де застосовуються технології No–till, Mini–till, Strip–till. За недотримання регламентів і нормативів саме тут існує ризик погіршення фітосанітарного стану посівів.

З погляду контролювання шкідників за рахунок різних способів обробітку ґрунту особливе значення має спосіб збирання культури і обсяги залишених післяжнивних решток у межах поля. За даними лабораторії захисту рослин Інституту зернових культур НААН заорювання великої кількості соломи пшениці озимої не призводило до негативних наслідків — наявність в орному шарі напіврозкладеної органічної речовини відволікає дротяників від живих коренів рослин і зменшує їх шкідливість у посівах. Водночас за мілкого плоскорізного обробітку ґрунту розсіювання усієї побічної продукції зумовило зростання ступеня пошкодженості насіння кукурудзи на 11,4 % порівняно з контролем (оранка на 25–27 см) і на 4,1 % — по відношенню до варіантів з відчуженням нетоварної частини урожаю попередника. Одним із чинників прояву цього явища було подовження тривалості періоду “сівба — сходи“ на 1,0–1,5 доби.

У разі повторних посівів кукурудзи або сорго, коли всі рослинні рештки залишаються на полі, найкращим рішенням за мінімального та нульового обробітків визнано одно- двократне післязбиральне застосування мульчерів із вертикальною віссю обертання, які стало працюють за різної висоти зрізу стерні. Мульчування, крім суттєвого поліпшення якості майбутньої сівби, дозволяє частково знищити осередки шкідників, що зимують у нижній частині стебел культури.

Значущим фактором регіональних змін динаміки ентомофауни вважаються добрива, які мають прямий і опосередкований вплив на шкідливі організми. Цілком ймовірно, що депресія ґрунтових шкідників, зокрема коваликів, частково зумовлена поступовим перезавантаженням системи мінерального живлення на користь азоту, а також значним розширенням обсягів застосування рідких сумішей(переважно азотних), як менш вартісних і більш ефективних.

Зростає частка економічно і технологічно прийнятного використання синтетичних добрив локальним способом (стрічками окремо або одночасно з сівбою), що створює осередки з підвищеною концентрацією поживних речовин, несприятливі для нормального функціонування біомів ґрунту. Пропонується внесення рідких сумішей з низьким сольовим індексом безпосередньо в рядок прямо на поверхню насіння для активації стартового росту і відлякування шкідників.

Добрива здатні регулювати стійкість посівів до шкідливих особин. Прискорюючи розвиток рослин, макро- і мікроелементи викликають порушення еволюційно детермінованих зв’язків між рослинами і комахами. На думку науковців, зміни, які обумовлені морфологічними, анатомічними і фізіологічними чинниками (потовщення кутикули, розростання механічної тканини, підвищення осмотичного тиску клітинного соку) переважно впливають на сисних і внутрішньостеблових фітофагів. Для листогризучих (всеїдних) шкідників головна причина зниження або підвищення їх життєдіяльності під дією добрив полягає у зміні харчових властивостей вегетативних органів та зерна.

Наприклад, застосування під кукурудзу N₆₀P₃₀K₃₀ на фоні заорювання 3,5–4,0 т/га післяжнивних решток попередника (ячмінь ярий) призводило до зростання в зерні вмісту азоту (N) на 8 %, калію (K₂O) — на 27 %, а в побічній продукції відповідно на 7 і 8 %. Водночас кількість фосфору (P₂O₅) в зазначених продуктах залишилася без змін. Не випадково збільшення чисельності попелиці на кукурудзі та сорго пов’язують з порушенням гідролітичних процесів у рослин за нехватки або надлишку певного елементу живлення в ґрунтовому поглинаючому комплексі. Це стосується й інших шкідників. Так, внесення порівняно високих доз мінеральних добрив N90P60K60 сприяло подовженню періоду вегетації сорго на 11 діб та заселенню 24–32 % рослин стебловим метеликом під час викидання волоті.

________________________

Більшістю досліджень підтверджено факт збільшення видового біорізноманіття та щільності корисних комах за такої системи, однак при цьому залишається високий ризик поширення шкідників на товарні посіви після дозрівання або відмирання проміжної культури

________________________

Питання можливих відхилень в системі “ґрунт — рослина — шкідник” під впливом мінерального удобрення стає актуальним і з причини запровадження інтенсивних технологій вирощування зернових культур, які передбачають поєднання макро- і мікроелементів, регуляторів росту і стимулюючих речовин при їх застосуванні різними дозами, різними способами, у різному стані і в різні строки. Непередбаченою може бути реакція ентомофауни на елементи органічного землеробства, наприклад, вирощування проміжних (покривних) і сидеральних культур. Більшістю досліджень підтверджено факт збільшення видового біорізноманіття та щільності корисних комах за такої системи, однак при цьому залишається високий ризик поширення шкідників на товарні посіви після дозрівання або відмирання проміжної культури.

За мінливостей погоди і перебудови видової структури домінуючих угрупувань комах досить складно вибрати оптимальні строки сівби, які б одночасно давали змогу уникнути надмірного розвитку фітофагів, отримати дружні і повноцінні сходи, найкраще використати ґрунтово-кліматичні ресурси, підвищити продуктивність кукурудзи та сорго. Останнім часом, у зв’язку з потеплінням, прогрівання ґрунту на глибині заробки насіння до +10 °С може наставати уже в середині квітня, що змушує господарників проводити сівбу у більш ранні строки. Однак небезпечним явищем залишається тимчасове зниження температур, особливо нічних, яке призводить до подовження періоду "сівба — сходи" і створює несприятливі фітосанітарні умови для проростання зерна та розвитку молодих рослин.

Разом з тим, до переваг допустимо ранніх строків сівби відносять кращі умови зволоження та ймовірне гальмування сезонної вертикальної міграції ґрунтових шкідників і затримку початку їх активного живлення при пониженій температурі ґрунту за межами орного шару, зважаючи на глибину розміщення місць зимівлі, яка може досягати відмітки 70–90 см.

Сорго вибагливіше до строків сівби, ніж кукурудза, тому важливими чинниками є стійка температура ґрунту на глибині загортання насіння +12–+14 °С і наявність у посівному шарі (0–10 см) 10–15 мм доступної вологи. В такому разі сходи з'являються на восьму — десяту добу, що дає змогу мінімізувати шкоду від дротяників. За ранньої сівби і похолодання досходовий період триває 15–25 діб, а кількість загиблих рослин становить 10–20 %.

Слід підкреслити, що відтермінування сівби ярих зернових культур в умовах Степу вкрай ризиковане з погляду можливого зневоднення посівного шару і закладання зерна у напівзволожений або сухий ґрунт з непередбачуваними наслідками для майбутнього урожаю. Водночас за проведення посівних робіт у допустимо пізні строки менша вірогідність пошкодження проростків личинками коваликів унаслідок низхідного переміщення їх за профілем чорнозему, а також менша ймовірність надмірного заселення рослин сорго кукурудзяним метеликом через скорочення тривалості періодів вегетації і швидкого грубіння стеблостою.

Структура і видовий склад ентомофауни агроценозів кукурудзи та сорго може змінюватись залежно від особливостей індивідуального імунітету сорту чи гібрида, тобто здатності їх порушувати харчові ланцюжки, репродукцію або фазовий перебіг розвитку шкідників. Доконаним фактом є різна спроможність гібридів протидіяти заселенню фітофагів та вплив на цей процес цілої низки факторів, особливо погодних умов.

Слід зазначити, що селекціонерами Інституту зернових культур НААН України створено цілу низку стресостійких високопластичних сортів і гібридів кукурудзи та сорго, адаптованих до різних кліматичних умов України. Селекційні процеси спрямовані на вирішення задач, пов’язаних з підвищенням ефективності використання сонячної радіації рослинами зернових культур; створенням холодостійких форм; добором біотипів, толерантних до загущення; селекцією зразків з прискореною вологовіддачею зерна та високою стійкістю до шкідників і хвороб. При цьому велика увага приділяється насінництву, зокрема, розробці стандартів щодо управління процесами збирання та післязбиральної обробки посівного матеріалу гібридів кукурудзи різних груп стиглості.

Теоретичні та практичні питання адаптивної селекції стосовно стійкості польових культур до шкідливих організмів опрацьовуються і в інших наукових центрах країни та за кордоном.

Фахівцями провідних науково-дослідних установ України запропоновані моделі, що копіюють природні патосистеми і поєднують штучні інвазійні (кукурудзяний стебловий метелик, попелиці) та інфекційні (сажкові гриби, хвороби листків) агрофони. Інститутом захисту рослин НААН розроблена комп’ютерна програма прогнозу ймовірних недоборів урожаїв пшениці озимої, кукурудзи, соняшнику, ріпаку як від окремих шкідників, так і їх комплексів. Вона дає можливість в режимі реального часу трансформувати оперативну інформацію в економічні показники і визначати доцільність хімічного захисту культур.

Потужний тиск на компоненти агробіоценозів, в тому числі на ентомокомплекси кукурудзи та сорго чинять пестициди. Наприклад, за період 2005–2020 рр. площі застосування інсектицидів проти шкідників на зернових культурах в Україні збільшилися майже в шість разів. Сумарно проти бур’янів, шкідників і хвороб на посівах зернових у 2019 р. в країні було оброблено 49624 тис. га. Зростає ступінь забруднення довкілля і знижується здатність територій до самоочищення. Тобто, існуюча на сьогодні концепція, що ґрунтується на засадах домінуючої ролі хімічних препаратів, має значне екологічне обмеження.

Вирішення проблеми передбачає дотримання принципів інтегрованого захисту рослин (Integrated Pest Management, IPM), які включені в державну політику і нормативні акти ЄС. Це профілактика, першочергове використання біологічних, фізичних та інших методів боротьби, моніторинг, управлінські рішення. З метою послаблення негативного впливу на здоров’я людей та корисних комах, а також перешкоджання розвитку резистентності в популяціях шкідників застосування пестицидів має бути зведене до мінімуму за рахунок зменшення доз і частоти внесення та застосування продуктів з різними способами дії.

Тетяна Гирка, Сергій Семенов,
Андрій Горбатенко, Володимир Чабан,
ДУ Інститут зернових культур НААН України