Олександр Гончаров, науковий співробітник з агрономії ТОВ «Агросфера LTD»
Через західний кордон в Україну, повз митниці та прикордонників, потрапив організм, який американці називають «проблема на мільярд доларів». Якщо ви подумали про колишнього грузинського президента та українського «реформатора», то помилилися. Йдеться про реальну проблему, яка називається «західний кукурудзяний жук» або Diabrotica virgifera virgifera.
За даними міністерства сільського господарства США (USDA), щорічний збиток, заподіяний цим шкідником, та витрати на боротьбу з ним складають 1 млрд дол. щорічно. Чому? Тому що він дуже любить кукурудзу: їсть кукурудзу і живе в кукурудзі. А в США посівами кукурудзи зайнята територія декількох штатів, так званий кукурудзяний пояс. На цій площі щорічно вирощують більше 350 млн т зерна. І до 10% від цієї кількості втрачається внаслiдок дiяльностi діабротики. Україна, наприклад, виробляє «всього лише» 28–30 тис. т кукурудзи щорічно. А західний кукурудзяний жук у США знищує і пошкоджує в кілька разів більше, нiж вирощують аграрiї нашої країни.
Шкоди посівам завдають личинки й жуки. Основний збиток спричиняють личинки, які пошкоджують кореневу систему рослин кукурудзи. Личинки молодших віків вигризають кореневі волоски. Потім, у міру зростання, переходять на живлення тонкими корінцями і, нарешті, добираються до великих коренів. Пошкоджені рослини відстають у рості, а за сильних пошкоджень гинуть.
Деформованi стебла вигинаються у вигляді «гусячої шиї». Рослини вилягають, що ускладнює або взагалi робить неможливим збирання врожаю. Економічний поріг для личинок становить 25 особин/м2.
Жуки живляться листками, пилком, пасмами та верхівками качанів, недозрілими зернами, листками в період цвітіння. Істотні втрати врожаю спостерігаються за чисельності імаго у фазі цвітіння в межах 5–10 екз./рослину, а передумовою реальної загрози посівам кукурудзи за повторної культури є 0,5–1 екз./рослину самиць шкідника.
Дорослі особини перелітають на посіви інших рослин-господарів. Особливо їх приваблює речовина кукурбітацин у рослинах родини Гарбузових. Жуки пошкоджують або навiть знищують сходи огірків та гарбузів.
На жаль, протягом останніх двох десятиліть діабротика дедалі ближче підбирається до української кукурудзи. Донедавнаа шкідник робив «розвідку боєм», намагаючись акліматизуватися на Закарпатті. Але, за інформацією агрономів, у 2017 р. жуків виявили в господарствах Львівської та Тернопільської областей.
Що можна очікувати від «американського гостя» і як його правильно «зустріти» і «провести»? «Проблемою на 1 000 000 000 USD» в Україні він не стане (кукурудзи не вистачить!), однак цілком реально може стати «проблемою на мільярд гривень».
ОДНОГО РАЗУ В АМЕРИЦІ…
Батьківщиною західного кукурудзяного жука є Центральна Америка (Коста-Ріка, Гватемала, Нікарагуа). У 1868 р. комаху виявили в штаті Канзас, у 1909 р. вона вперше була описана як шкідник цукрової кукурудзи в США.
До 1955 р. жук був поширений переважно в східних штатах США (Небраска, Південна Дакота, Айова). Але до кінця 1970-х років ареал шкідника значно розширився і він «помандрував» на весь кукурудзяний пояс США.
Причини цілком очевидні: сприятливий клімат і безкраї поля кукурудзи. Розширення посівних площ кукурудзи в другій половині ХХ ст. сприяло зростанню чисельності діабротики. Беззмінне вирощування кукурудзи в 1960–1970 рр. «закріплювало успіх» шкідника, забезпечивши його живленням на всіх етапах розвитку на одних і тих самих ділянках.
Західний кукурудзяний жук не зупинявся на досягнутому, тому межi «окупованої» шкідником території щорічно розширювалися приблизно на 40 км у західному напрямку. Стримати його просування за допомогою інсектицидних обробок у 1970-х роках не вдалося. Шкідник набув стійкості до інсектицидів, а швидкість «збирання земель» діабротикою прискорилася до 190 км за рік. На даний момент західний кукурудзяний жук виявлений у 39 штатах, причому у 12 його вважають головним за значущістю шкідником кукурудзи.
Поява в 1990-х роках інсектицидів класу неонікотиноїдів і Bt-кукурудзи (ГМО) перевели протистояння з шкідником у типову «позиційну війну», з величезними витратами і відчутними втратами. Від поразки вжиті заходи рятують, але перемогу забезпечити не можуть …
«БЛIЦКРИГ» В ЄВРОПІ
В Європі західного кукурудзяного жука вперше виявили в 1992 р. недалеко від Белграда (Сербія). Ймовірно, жук був завезений із Америки літаками з військовою технікою. Нові умови проживання шкіднику сподобалися, в 1995 р. його виявили в Хорватії і сусідній Угорщині, в 1996 р. – у Румунії, у 1997 р. – у Боснії і Герцеговині, в 1998 р. – у Болгарії, Італії, в 2000 р. – у Словаччині, в 2001 р. – у Швейцарії, в 2002 р. – в Австрії, Чехії, Франції, в 2003 р. – у Великобританії, Нідерландах, Бельгії та Словенії, у 2005 р. – у Польщі.
За минуле десятиліття відбулося принаймні три незалежні інтродукції діабротики з Північної Америки до Європи.
У 2003 р. у Брюсселі було підписано розпорядження 2003/766/ЄС «Про негайнi заходи щодо запобігання поширенню Diabrotica virgifera Le Conte в Євросоюзі». А в 2006 р. Євросоюз уже перейшов до політики стримування і контролю існуючих популяцій шкідника.
У 1995 р. наказом міністра сільського господарства D. virgifera був включений до Списку карантинних організмів України. У 2001 р. шкідника виявили на території Закарпатської області, а в 2005 р. – у Львівській.
У США швидкість поширення і закріплення шкідника на нових територіях у 1909–1948 рр. була 20 км/рік, а в 1953 р. у Канаді зросла до 50–55 км/рік.
Швидкість поширення діабротики в Східній Європі становить 40–80 км/рік. Ландшафтне різноманіття полів кукурудзи, змішування їх з іншими культурами знижують швидкість поширення шкідника до 33 км/рік.
Найнебезпечнішим періодом для занесення шкідника є період цвітіння кукурудзи, коли жуки активно перелітають у пошуках кормової рослини. Саме в цей період вони можуть бути завезені на значні відстані всіма видами транспорту.
«ГЕНЕРАЛ МОРОЗ» ПРОТИ ДIАБРОТИКИ
Природним бар’єром для діабротики є клімат. Яйця західного кукурудзяного жука не витримують суворих морозів (лише короткочасне охолодження до -10°С, але перебування за такої температури протягом місяця призводить до їх загибелі). За температури -15°С досить одного тижня для того, щоб яйця вимерзли. «Генерал Мороз» непогано захищає північні й центральні області України від «загрози із Заходу». Північна межа потенційного ареалу західного кукурудзяного жука обмежена 50° пн.ш. і проходить по лінії Яворів-Білогір’я-Попільня-Ржищів-Лубни-Харків.
На півдні та південному заході України м’яка зима цілком придатна для перезимівлі яєць діабротики. Акліматизація західного кукурудзяного жука можлива у низинній частині та долинах річок передгірної зони Закарпаття і Прикарпаття, а також у придунайських районах Одеської області.
На решті території Лісостепу й Степу можливе існування D. virgifera, але відчутної шкоди західний кукурудзяний жук може завдати тільки в окремі, сприятливі для його розвитку, роки. Повторні посіви кукурудзи по кукурудзі істотно збільшують шанси жука, але подібна практика для півдня України нетипова.
Важливе значення має не лише температура, але і вологість ґрунту. Достатня вологість ґрунту, вкритого рослинними рештками та снігом взимку, забезпечує виживання 60–80% яєць, а в сухому ґрунті яйця й личинки гинуть. Тому посухи в Степу посилюють дію зимових холодів на діабротику.
Личинки виходять із яєць у травні – червні в період появи сходів кукурудзи та активного росту її коренів. За оптимальної для них температури (22°С) сумарний розвиток усіх трьох вікових стадій личинок триває 20–30 днів; за 29°С – 15 днів, а за температури ґрунту нижче 10°С і вище 30°С розвиток личинок припиняється.
Після закінчення живлення личинки утворюють у поверхневому шарі ґрунту (5–10 см) колиски, в яких обертаються в лялечку. Молоді жуки починають виходити з ґрунту в кінці червня або в I декаді липня. Вихід жуків триває до кінця серпня – початку вересня. Жуки живуть 5–6 тижнів, тому на кукурудзі їх можна виявити до кінця жовтня.
Яйцекладка починається з ІІ декади липня, масова – в серпні й триває до жовтня в температурних межах 18–26°С. Спека в період яйцекладки стримує плодючість жуків. Цей фактор діє як третій «кліматичний бар’єр» (перший – зимові морози, другий – сухий ґрунт), що перешкоджає успішній акліматизації діабротики в Херсонській, Запорізькій, Миколаївській та Дніпропетровській областях.
Але поруч із великими водоймищами і на зрошуваних землях, спека й посуха «згладжуються». Тому цілком можливо локальне поширення діабротики на півдні та південному сході України.
СIВОЗМIНА ТА «ЗЛАМАНИЙ» ЖИТТЄВИЙ ЦИКЛ
Західний кукурудзяний жук до кінця 1980-х років був проблемою тільки на полях кукурудзи, посіяних після кукурудзи. Личинки діабротики живляться корінням кукурудзи, тому за беззмінної сівби цієї культури «цикл замикався» – відкладені яйця перетворювалися в личинок, а личинки – в жуків. Сівба після кукурудзи «несмачної» для личинок діабротики культури розривала «порочне коло». Личинки гинули від голоду, а через рік можна було знову сіяти кукурудзу …
Сівозміна виявилася дуже простим і ефективним методом стримування шкідника. У кукурудзяному поясі США фермери масово перейшли на дворічну ротацію культур (кукурудза – соя). Але діабротика відносно швидко зуміла адаптуватися до такого чергування культур.
Наприкінці 1980-х років у штатах Іллінойс та Індіана було встановлено, що імаго (жуки) діабротики відкладали яйця на полях сої. У наступному році в кукурудзі, посадженій після сої, з’являлися личинки. Нова стратегія діабротики виявилася дуже успішною й «модернізований» західний кукурудзяний жук у 1990-ті роки поширився в Іллінойсі, Індіані та Огайо.
Після живлення на сої жуки летіли назад на кукурудзяні поля. Їм було потрібне додаткове живлення кукурудзою для завершення статевого розвитку. Після короткочасного «догодовування» вони поверталися на поля сої, де відкладали яйця. Подібне явище було виявлено не тільки в США, але й у Хорватії.
Ротаційна система кукурудза – соя перестала бути ефективною, з’явився вираз «ротаційна резистентність західного кукурудзяного жука». Тому сівозміну довелося розширити до трьох і більше культур. У США чергують кукурудзу, сою й овес, а в Європі – кукурудзу, сою, соняшник та зернові. Такі сівозміни зменшили пошкодження кукурудзи діабротикою більш ніж на 50%. Але, цілком можливо, шкідник знайде спосіб впоратися і з цим методом…
ГМО: ГЕННА IНЖЕНЕРIЯ ТА ГЕНИ БАЦIЛИ
Одним із методів контролю шкідливих комах є використання ГМО-гібридів кукурудзи, які виробляють токсичні для луско- і/або двокрилих білки (Cry-токсини), «запозичені» у бактерії Bacillus thuringiensis.
Відомо понад 60 підвидів Bacillus thuringiensis, кожен із яких продукує специфічні токсини. Останні з високою специфічністю вбивають окремих представників ряду Lepidoptera (Cry1 та Cry9), Coleoptera (Cry3) і Diptera (Cry4 і Cry11) на стадії личинки. Ендотоксини Cry2 дiють як на Lepidoptera, так і на Diptera.
Відповідно, «пересадка» генів від різних підвидів бактерії у Bt-кукурудзу захищає культуру вибірково, тільки від деяких видів комах. Наприклад, гібриди, стійкі до стеблового метелика та листогризучих совок (Lepidoptera), сприйнятливі до діабротики й інших представникiв Coleoptera. І навпаки.
Перші спроби отримати стійкі до західного кукурудзяного жука гібриди кукурудзи не дали очікуваних результатів. Хоча деякі лінії і мали підвищену резистентність до Diabrotica virgifera, захист виявився не досить надійним.
У хлоропластах кукурудзи, стійкої до діабротики, продукується токсин Cry 3 Bt, «запозичений» у бактерії Bacillus thuringiensis var. Tenebrionis. Жуки (імаго) після поїдання листя й інших надземних частин рослини гинуть. Але личинки живляться корінням, де хлоропластів практично немає. Тому метод працює частково – вище поверхнi ґрунту.
У 2008 р. перші відносно стійкі до діабротики гібриди Bt-кукурудзи були запропоновані компанією Monsanto. Ці гібриди, за інформацією співробітників компанії, виробляють токсин, ефективний проти личинок діабротики. Польові випробування в Пенсильванії показали досить високу ефективність проти личинок шкідника. Наразі технологію вдосконалюють, тому на ринку з’явилися гібриди кукурудзи, що виробляють кілька різновидів токсинів одночасно. Так званий пірамідальний захист використовується в генетичних продуктах Genuity®, SmartStax®, RIB Complete ™, які розроблені провідними компаніями, що спеціалізуються на виробництві гібридного насіння кукурудзи.
Але західний кукурудзяний жук упевнений у тому, що «неприємність цю ми переживемо». Деякі популяції шкідника виявилися здатними подолати «пірамідальний» захист сучасних гібридів Bt-кукурудзи. Декотрі ентомологи стверджують, що в найближчому майбутньому діабротика легко подолає захист ГМО-кукурудзи.
Наука, яка не зуміла створити «меч» проти шкідника, створила досить надійний «щит». Живлення личинок західного кукурудзяного жука на коренях кукурудзи розтягується на кілька місяців. У цей період важливим фактором є інтенсивність формування кореневої системи і відновлення пошкоджених коренів. Ці показники можна використовувати для оцінки стійкості різних гібридів кукурудзи до пошкоджень личинками Diabrotica virgifera. Гібриди кукурудзи з підвищеною регенеративною здатністю й потужною кореневою системою набагато менше потерпають від личинок діабротики, ніж гібриди зі «слабкою» та «повiльною» кореневою системою.
БIОМЕТОД: НЕМАТОДИ НА ЗАХИСТI КУКУРУДЗИ
Як альтернативу інсектицидам та ГМО-гібридам можна використовувати природних ворогів діабротики – нематод, що живляться його личинками.
Коренева система кукурудзи, пошкоджена личинками західного кукурудзяного жука, виділяє в ґрунт (E) -β-каріофіллін (ЄВС), який приваблює нематод Heterorhabditis megidis. Але багато сучасних гібридiв цю здатність втратили.
Наприклад, більшість гібридів кукурудзи, які вирощують у США, практично не синтезують цю речовину. Тому личинкам діабротики ніхто не заважає з ентузіазмом обгризати коріння високопродуктивних, але абсолютно беззахисних рослин.
За перенесення в рослину специфічного гена, що відповідає за вироблення потрібного ензиму, коренева система модифікованого гібрида набуває здатності виробляти атрактант ЄВС. На запах атрактанту, який сигналізує про наявність личинок діабротики, поряд із «покусаною» рослиною збираються хижі нематоди. У польових дослідах на базі університету штату Міссурі було встановлено, що пошкодження кукурудзи діабротикою після використання атрактанту зменшилися на 60%. Ефективність методу можна порівняти з ефективністю суцільного внесення ґрунтових гранульованих інсектицидів.
У геномі більшості європейських гібридів кукурудзи наявний ген, відповідальний за синтез ЄВС. Тому цілком можливо збільшити вироблення цієї речовини селекційними методами або перенести цей ген у ті рослини, геноми яких його не містять. Методи генної інженерії дають змогу отримати результат швидко, при цьому зберегти високий потенціал урожайності гібридів.
ХІМІЯ: ЗАНАДТО РАНО ЧИ ДУЖЕ ДОРОГО
Поширеним способом контролю західного кукурудзяного жука є обробка насіння системним інсектицидним протруйником класу неонікотиноїдів (д.р. тіаметоксам, імідаклоприд, клотіанідін, ацетаміприд).
Ефективність інсектициду залежить не тільки від норми препарату, але також від інтервалу часу між сівбою протруєного насіння і появою личинок шкідника. Оптимальний інтервал не має перевищувати 4–5 тижнів. За збільшення періоду від сівби до появи личинок діабротики понад 6 тижнів ефективність інсектицидного захисту істотно зменшується. Тому за ранньої сівби в роки з холодною весною інсектицидна обробка насіння може виявитися неефективна – личинки активізуються тоді, коли концентрація системного інсектициду в рослинах недостатня для отруєння шкідників, що гризуть коріння кукурудзи.
Тому в США іноді використовують більш витратний, але надійніший спосіб контролю – внесення в ґрунт гранульованих інсектицидів на основі тербуфосу або карбофурану. Вартість гектарної норми ґрунтового інсектициду обходиться приблизно в 80 USD, а препарати належать до високотоксичних сполук. Використання подібних препаратів у країнах ЄС обмежено законодавством. В Україні подібний метод контролю діабротики перспектив не має. Втім, гранульовані препарати на основі біфентрину, який є найменш токсичним для савцiв із ґрунтових інсектицидів, може мати обмежене застосування. Але це дуже недешеве «задоволення»…
До речі, в ЄС під питанням перебуває доля протруйників на основі неонікотиноїдів. Під тиском «зелених» ЄС робить спроби заборонити їхнє використання. Це може «допомогти» діабротицi ще краще освоїтися на території Німеччини, Франції, Австрії, Угорщини та Румунії. Втім, практичні австрійці в 2014 р. наполягли на скасуванні заборони на неонікотиноїди, коли в Штирії західний кукурудзяний жук знищив близько 20–30% кукурудзи. У постраждалих районах Австрії було видано екстрений дозвіл на обмежене застосування інсектицидів для контролю личинок.
Жоден із методів, використовуваних для контролю західного кукурудзяного жука, не забезпечує гарантований захист посівам кукурудзи. Тому цілком покладатися тільки на інсектициди або на стійкість вирощуваного гібрида не варто. Але комбінація декількох методів у єдину систему інтегрованого захисту може бути надзвичайно ефективною, та не потребує додаткових витрат.
Вирощування гібридів із потужною, що швидко розвивається кореневою системою, суворе дотримання сівозміни, передпосівна обробка насіння інсектицидними протруйниками – це різні рівні захисту, спрямовані на те, щоб запобігти проблемі, знищити шкідника й зменшити шкоду. Такий комплекс заходів не потребує додаткових витрат і дає змогу уникнути й інших серйозних проблем (дротяників, стеблового кукурудзяного метелика, попелиці, грибних і бактеріальних захворювань). Тому краще не чекати аклiматизацiї та поширення захiдного кукурудзяного жука в Українi, а заздалегiдь зробити все можливе, щоб йому в нас не сподобалося.
