Интегрированной защиты растений

 

Подсчитано, что в современных условиях на планете обитают око­ло 30 000 видов сорных растений, 10 000 видов вредных насекомых и других членистоногих, 3 000 видов нематод, 120 000 видов грибов, око­ло 100 видов фитопатогенных бактерий и примерно 600 фитопатогенных вирусов. Многие из них сформировали устойчивые пищевые свя­зи с теми или иными группами культурных растений, приспособились пережидать временное отсутствие основного растения-хозяина, а при его появлении быстро накапливать свою численность. Достаточно на год-два оставить посевы или посадки без надлежащей защиты расте­ний, как они переходят в разряд «испорченных»: сорные растения за­бивают культурные, резко снижая их производительные силы; болезни поселяются на тех или иных органах растений, приводя их в негод­ность; вредители-фитофаги отнимают от растений отнюдь не лишние им ткани и вещества либо целиком съедают растения. Причиной все­го этого служат объективные, эволюционно сложившиеся обстоятель­ства: наличие в биоценозах или миграции в биоценозы достаточно больших и эффективно действующих группировок вредных организ­мов, способных поражать практически любую сельскохозяйственную культуру; неустойчивость самой сельскохозяйственной культуры в со­временных экологических условиях, обусловленная законами биоло­гической сукцессии (закономерной смены популяций различных ви­дов в определенной последовательности). Эта неустойчивость также обусловлена привлечением вредителей с диких растений к более «сладкому» корму — культурному растению, проявлением достаточно слабой регуляции численности вредных видов со стороны полезных, невозможностью культурных растений самостоятельно противостоять воздействию неблагоприятных факторов во время перезимовки и в итоге производительно развиваться без участия человека.

В настоящее время стратегия развития сельского хозяйства многи­ми видится через его устойчивое развитие на основе совершенствова­ния и внедрения интегрированных систем земледелия. Эти системы не исключают использования минеральных удобрений и пестицидов. Указанной стратегии в целом придерживаются все страны, озабочен­ные собственной продовольственной независимостью, а также межго­сударственные и общественные организации, принимающие во вни­мание демографические проблемы мира и проблему голода в развивающихся странах.

Расчеты показывают, что население планеты увеличивается при­мерно на 250 тысяч человек в день и при такой тенденции к 2020 году оно может достигнуть 8 миллиардов человек. С другой стороны, эф­фективность защиты растений в мире в среднем равна менее 50 %. Несмотря на совершенствование мер защиты растений, на неуклон­ное повышение затрат на их защиту, на протяжении трех последних десятилетий стоимость потерь от вредных организмов находится поч­ти на одном и том же уровне — около 1/3 стоимости продукции, про­изводимой при данных условиях ведения растениеводства. Принимая во внимание такой рост населения на фоне ежегодного сокращении посевных площадей и такие потери от вредных организмов, боль­шинство трезвомыслящих политиков и специалистов считают, что серьезной альтернативы пестицидам на сегодня нет. Однако это не значит, что показанная стратегия будет доминировать длительное время.

В развитых странах полным ходом опробываются альтернативные системы земледелия, предусматривающие сокращение внесения ми­неральных удобрений и замену традиционных пестицидов на биоло­гические средства и методы защиты растений. Эта тенденция, ввиду неуклонного повышения ценности человеческой жизни и здоровья, ввиду все более ужесточающихся требований по гигиенической и эко­логической безопасности, усиливается. Требуется тщатель­ное обоснованияе применения пестицидов, умение выбрать из мно­гих эффективное и более безопасное действующее вещество и совершенную препаративную форму. В этих условиях специалистам, связанным с производством и применением пестицидов, необходимо знать их положительные и отрицательные свойства.

Осмысленные поиски средств и методов борьбы с вредными орга­низмами, угнетающими или повреждающими культурные растения, имеют историю, сопоставимую с историей земледелия. Первоначально борьба с вредными орга­низмами заключалась в механическом удалении сорных и больных культурных растений, в сборе, смыве или отпугивании вре­дителей. Но уже с 1000 года до нашей эры в борьбе с вредителями нача­ли применять химические препараты и среди них — неорганическую серу; с 900-х годов нашей эры использовали мышьяк, позднее — арсенат свинца, криолит и борную кислоту.

Попытки борьбы с болезнями растений известны с начала новой эры, когда Плиний старший рекомендовал высыпать зерно, покрытое «черной пылью» (головней), в сосуды с вином с до­бавлением толченых листьев кипариса. В середине XVII века Фран­цузская академия искусств и наук призвала ученых найти способы борьбы с твердой (вонючей) головней пшеницы. В ответ учеными бы­ло предложено обрабатывать семена материалами, содержащими та­кие фунгицидные вещества, как известь, поваренная соль, нитрат ка­лия и моча. Во Франции также большое значение придавали защите виноградной лозы от болезни, известной ныне как пероноспороз (ложная мучнистая роса). В 1885 году против нее изобрели средство под названием «бордоская смесь» — коктейль из медного купороса и извести, который используется до сих пор под этим же названием. В конце XIX века во Франции и Великобритании в посевах злаковых культур начали использовать первый массовый гербицид — медный купорос (сульфат меди). Однако во многих местах для прочистки по­лей от сорных растений попрежнему применялся севооборот, вклю­чавший корнеплодные культуры, которые благодаря широким между­рядьям и их прополке служили главными очистителями почвы.

В начале XX века вплоть до 20-х годов в борьбе с вредителями в ос­новном использовали настои и отвары растительных инсектицидов и среди них — пиретрума, производимого из далматской ромашки. В то же время (до 1915 года) в борьбе с болезнями доминировали препараты серы и меди. Затем

препараты ртути, показавшие большой эффект в борьбе с семенной ин­фекцией злаков. Против сорняков применялись такие гербициды, как сульфат железа, серная кислота, хлористый натрий. Механизм дейст­вия данных гербицидов, как полагали агрохимики того времени, осно­вывался на том, что злаковые менее увлажнялись при опрыскивании гербицидами, чем широколиственные сорняки, и потребляли меньше химикалиев.

Начиная с 1920-х годов выдающиеся химики Штаудингер и Рузика (Staudinger, Ruzicka), а также Бутенандт (Butenandt) расшифровали хи­мические структуры пиретрума и других растительных инсектицид­ных соединений. Химики Бартон, Прелог и Вудварт (Barton, Prelog, Woodwart) получили за подобные работы Нобелевские премии. Неко­торые из упомянутых химиков изменяли структурные формулы, что­бы добиться большего эффекта действия веществ, другие искали про­тотипы природных структур для синтетиков с улучшенным действием (Copping, Hewitt, 1998).

В 1930-е годы главной задачей стал поиск синтетических органиче­ских пестицидов. К тому времени химическая индустрия имела мно­жество веществ, которые нуждались в тестировании на токсические свойства. Такое тестирование было хорошо организовано. В те же го­ды стал использоваться ДНОК (динитроортокрезол), который в зави­симости от концентрации уничтожал в местах применения почти все живые организмы, включая таких как вредители, грибные патогены и сорные растения.

На рубеже 1940-х годов в открытии и синтезе пестицидов произо­шли два значимых события. Одно связано с открытием в начале 1940-х годов, во время Второй мировой войны, «гормональных гер­бицидов», как их тогда называли — производных феноксиуксусных кислот 2,4-Д и 2М-4Х. Эти ауксинные вещества обладали невидан­ной ранее выраженной селективностью и гербицидной активностью против двудоль­ных сорных широколиственных растений.

Второе событие, еще более значимое, касалось открытия инсекти­цидных свойств ДДТ (собственно химическое вещество ДДТ — 1,1-ди(4-хлорфенил)-2,2,2-трихлорэтан — описал и получил химик Цейдлер еще в 1874 году). Инсектицидная активность ДДТ была обна­ружена в 1939 году швейцарским химиком Паулем Мюллером, изучав­шим инсектицидные свойства различных соединений по программе фирмы «Гейги АГ» (Geigy AG) в Базеле. ДДТ эффективно действовал на многих вредителей и опасных переносчиков различных болезней домашних животных и человека и казался фантастичным препаратом. С его помощью впервые в истории остановили эпидемию брюшного тифа (людей опыливали дустом ДДТ, чтобы уничтожить переносчи­ков), а также почти победили человеческую малярию. В 1948 году Мюллеру за изучение инсектицидных свойств ДДТ также вручили Нобелевскую премию.

Одновременно группа хлорорганических соединений, к которым принадлежал ДДТ, активно исследовалась. В 1942 году она была по­полнена эффективным в уничтожении вредителей препаратом — гексахлорциклогексаном (ГХЦГ) и его гамма-изомером — линданом (ГХЦГ впервые был синтезирован Фарадеем в 1825 году). За 40-летний период, начиная с 1947 года, когда активно заработали заводы по про­изводству хлорорганических препаратов, их было выпущено 3 628 720 т с содержанием 50 - 73 % хлора (Casida, Quistad, 1998).

Каковы же оказались последствия столь массового применения этих препаратов?

До конца 1950-х годов пестициды фактически не рассматривались в качестве риска для здоровья людей и окружающей среды. Однако масштабное использование инсектицидов в середине XX века подня­ло вопросы их безопасности. ДДТ оказался сильно токсичным для млекопитающих, рыб и птиц. Он долго сохранялся в почве, при по­ступлении в организм животных и человека накапливался в жировой ткани и печени, выделялся с молоком и яйцами. Главным событием, повлиявшим на изменение отношения людей к применению ДДТ и других подобных пестицидов, оказалась книга Рэчел Карсон (Rachel Carson) «Безмолвная весна» («Silent Spring»), опубликованная в 1962 году. Аргументы Карсон взывали о помощи погибающим жи­вотным и были направлены в основном против ДДТ, но их влияние ощутила вся агрохимическая индустрия. Слово «пестицид» стало восприниматься как угроза человеку, большее внимание стали уде­лять экологии окружающей среды.

На фоне критики ДДТ в конце 1950-х - начале 1960-х годов стала формироваться новая стратегическая концепция защиты растений — интегрированная защита растений (ИЗР), которая предусматривала отказ от вседозволенного и масштабного применения химических средств и интеграцию основных методов борьбы с вредными организ­мами. Первыми разработчиками концепции признаются американ­ские ученые Стерн, Смит, ван де Бош и Хаген (Stern, Smith, van de Bosh, Hagen); несколько позднее важный вклад, касающийся расчетов экономических порогов вредоносности, сделал Нортон (Norton). Вначале концепция ИЗР рассматривалась как «рациональная орга­низация борьбы с вредителями». В частности, эксперты Продовольст­венной комиссии ФАО обозначили ИЗР как «систему рациональной организации борьбы с вредителями, которая, учитывая конкретные условия среды и динамику популяции вида вредителя, использует все совместимые способы и методы, чтобы поддерживать численность по­пуляций вредителя ниже экономического порога» (цит. по Коппел, Мертинс, 1980). Особый акцент делался на учет экономического по­рога вредоносности (ЭПВ), под которым в общем плане понимали численность популяции вредного вида или степень повреждения рас­тений, при которых потери достигают хозяйственно ощутимого уров­ня. По определению Танского (1980, 1988), за ЭПВ принимают потери урожая не менее 3 - 5 %, при этом применение активных средств за­щиты растений должно повышать рентабельность производства куль­туры и снижать ее себестоимость.

Позднее, вплоть до наших дней, интегрированную защиту расте­ний стали рассматривать прежде всего как регуляцию популяций вред­ ных организмов в агробиоценозах. В этом плане акцент делается не на механическое истребление вредных организмов любыми путями, а на управление численностью и вредоносностью их популяций. Это воз­можно при тщательном контроле фитосанитарной обстановки, про­гнозе численности и вредоносности вредных организмов. Одновре­менно предусматриваются ограничение вредоносности популяций до экономически неопасных уровней и сохранение естественного при­родного регуляторного механизма, минимальное токсическое воздей­ствие на окружающую среду. В современном понимании интегриро­ ванная защита растений — это регуляция популяций вредных организмов на основе знания конкретной фитосанитарной обстановки (мониторинга) и прогноза вредоносности, использующая факторы устойчивости расте­ ния и природные регулирующие факторы, при необходимости проводимая активными средствами и методами защиты растений с учетом экономиче­ ских порогов вредоносности и одновременно удовлетворяющая экологи­ ческим и экономическим требованиям.

Интегрированная защита растений включает методы профилакти­ки заселения (заражения) агроценозов вредными организмами, в том числе карантинные и организационно-хозяйственные мероприятия, использование устойчивых сортов и гибридов растений, проведение надлежащих агротехнических обработок, применение биологических и химических средств защиты растений.

Химический метод защиты растений в этой связи рассматривается как элемент интегрированной защиты растений, надежно и быстро сокращающий численность (плотность) популяций вредных объектов до экономически приемлемого уровня, когда иначе нельзя выполнить эту задачу. Без него невозможно использовать некоторые современ­ные технологии выращивания сельскохозяйственных культур. Борьба со многими фитопатогенными организмами, ежегодно поражающими посевы и посадки культур, также основана на превентивном (профи­лактическом) применении фунгицидов (например, протравливание семян). Против саранчи и других мигрирующих видов, относящихся к особо опасным, при угрозе их распространения используют быстро­действующие инсектициды.

Интегрированная защита растений – это многоуровневая система защиты. Она может быть разработана как борьба с одним видом или с группой доминирующих видов вредных организмов на конкретном поле. С другой стороны, она же может быть организована в пределах севооборота или крупных ландшафтных агробиосистем. Многообра­зие решаемых задач возводит ее в искусство управления агроценозами и сельскохозяйственными ландшафтами, и химический метод борьбы с вредными организмами, образно выражаясь, в этой системе может быть уподоблен скальпелю хирурга.

В свою очередь, интегрированная защита растений является элемен­том технологии выращивания сельскохозяйственных культур. Она ба­зируется на высокой агротехнике, обеспечивающей полноценное раз­витие растений, на эффективной их защите, на надлежащем хранении урожая.