Интегрированные системы защиты растений

Интенсивное использование пестицидов в растениеводстве сопряжено с негативными последствиями. В настоящее время признано, что наиболее приемлемыми и эффективными методами борьбы с вредными организмами являются интегрированные системы защиты растений, которые предусматривают: высокий уровень агротехники; выращивание растений, устойчивых к вредителям и болезням; использование биометода и приемов, сохраняющих и активизирующих деятельность природных энтомофагов и других организмов, регулирующих численность вредителей, развитие фитопатогенов и сорняков; использование агрохимических мер подавления вредителей на основе анализа агробиоценоза с учетом порогов вредоносности.

Агротехнические приемы. Высокий уровень агротехники — лучшее средство борьбы с вредителями, болезнями и сорняками. При этом создаются хорошие условия для роста и развития растений и неблагоприятные для жизнедеятельности вредителей и возбудителей болезней. Например, ежегодная смена культур в севообороте сдерживает размножение злаковых тлей, трипсов, проволочников, гусениц капустной моли, капустной совки, исключает бактериозы, переноспороз и другие болезни.

Главный бич степного земледелия — отвальный плуг. В результате плужной вспашки эрозионное разрушение почвы приняло огромные масштабы, что сопряжено с ущербом для природной среды. За границей (США, Канада, Австралия) замена отвального плуга почвозащитными плоскорезными орудиями позволила полностью отказаться от применения пестицидов, получить большой экономический эффект. Наряду с мелиоративными приемами рекомендуется отбирать растения, отличающиеся высокой устойчивостью к болезням и вредителям, что позволяет получать экологически безопасную растениеводческую продукцию.

Действенным биологическим средством защиты растений от вредителей является топинамбур или земляная груша (подсолнечник клубненосный). Эта культура дает огромную биомассу, неприхотлива к почвам, может использовать промышленные и хозяйственно-бытовые сточные воды, а также навозные стоки, рекультивирует илонакопители, восстанавливает плодородие почв. До недавнего времени топинамбур возделывался преимущественно на кормовые цели. Клубни его содержат все незаменимые аминокислоты, богаты фосфором (3,7% от общей золы) и калием (47,7%), железом (3,7%), кремнием (10%), натрием (10,2%), кальцием (3,3%) и хлором (3,9%), а также витаминами: каротина 12−42 мг в 1 кг, С — осенью 318 мг, весной 42−124 мг, В₁ — 7,6 мг, В₂ — 0,8−3 мг, РР — 10,7−27,2 мг, холина — 1936;3100 мг. Эта культура не накапливает загрязнения до уровней, отрицательно влияющих на живой организм; не нуждается в обработке ядохимикатами, поскольку устойчива против многих болезней и вредителей, в том числе фитофторы, колорадского жука и нематоды, что дает очень здоровую и биологически чистую растительную продукцию для человека и животных.

Экологическая селекция растений. Это новое научное направление, представляющее собой совокупность приемов и методов, обеспечивающих получение сортов и гибридов с максимальной и устойчивой продуктивностью при соблюдении экологически безопасной технологии культивирования и минимального накопления загрязнителей в продукции. Экологическая селекция растений объединяет при взаимосвязанных направлениях адаптивную селекцию энергетически эффективных сортов и селекцию, обеспечивающую снижение содержания поллютантов в продукции.

Цель адаптивной селекции — повышение устойчивости растений к биотическим факторам среды. Селекция энергетически эффективных сортов основана на изучении генетической природы энергетически эффективных сортов: определение наследования в различных условиях среды, доноров высокой энергетической эффективности, ее морфофизиологической и биохимической природы.

Эффективное направление экологической селекции — создание форм с минимальным накоплением поллютантов (нитраты, тяжелые металлы, радионуклиды) в растениях.

Трансгенные растения. Это направленно-измененные растения и их потомки, которые содержат гены как минимум одного неродственного вида.

Сорта и виды трансгенных сельскохозяйственных культур созданы методами генной инженерии, включающими перенос генов от неродственных видов. Первоначально они предназначались в основном для использования в системе защиты растений, в частности, как альтернатива пестицидам.

В настоящее время они являются потенциальным фактором эволюции растениеводства.

Для получения растений-пестицидов, т. е. сортов, синтезирующих белок, летальный для личинок многих вредителей, чаще использовали ген Bacillus thuringensis. С 1996;1997 гг. эти гены преобладали в сое, кукурузе, картофеле и других культурах.

Трансгенные сельскохозяйственные культуры в ряде стран достаточно интенсивно внедряют в товарное сельскохозяйственное производство.

Отношение к трансгенным культурам неоднозначно. В Европе относятся к таким культурам очень осторожно и в производстве их практически не используют. В странах Азии и Латинской Америки трансгенные растения применяют в растениеводстве, но с определенными оговорками.

По мнению многих исследователей, широкое использование трансгенных сельскохозяйственных культур может вызвать следующие негативные последствия:

• — нарушение экологического равновесия в результате получения и распространения новых, не существующих в природе растений, а также более широкого использования гербицидов на культурах, устойчивых к ним;
• — появление резистентных к пестицидам популяций вредителей, микроорганизмов и сорняков;
• — отрицательное влияние на здоровье людей, обусловленное возможным аллергенным или иным воздействием чужеродных белков и генетического материала.

Вместе с тем есть мнение, что трансгенные культуры не представляют опасности для здоровья человека. Имеет значение только морально-этический аспект данной проблемы. Однако результаты исследований, проведенных в США, свидетельствуют о необходимости тщательного изучения безопасности трансгенных продуктов массового потребления. В связи с этим различные организации выступают против применения трансгенных пищевых продуктов.

Энтомофаги. Одним из направлений биологической защиты растений является использование полезных насекомых (энтомофагов) для борьбы с вредителями сельскохозяйственных культур.

В природе имеется большое количество таких насекомых: божьи коровки, златоглазки, галлицы, личинки мух сирфид и др. Они поедают много яиц, личинок вредных насекомых, предотвращая таким образом их воздействие на растения. Отдельные энтомофаги (например, трихограмма, энкарзия, фитосейулюс) способны размножаться в лабораторных условиях. Поэтому их культивируют и широко используют в растениеводстве.

Накоплен опыт интродукции и акклиматизации паразитов и хищников. В большинстве случаев их использование позволяет защитить растения от вредителей и полностью отказаться от химических средств защиты. Для повышения эффективности природные энтомофаги можно использовать следующим образом:

• — природные популяции разводят в искусственных условиях и периодически выпускают для насыщения ими окружающей среды;
• — посев нектароносных культур для дополнительного питания взрослых насекомых, что увеличивает их плодовитость и продолжительность жизни;
• — выращивание в лесополосах, на обочинах дорог и на границе многолетних плодовых насаждений культур-хозяев других насекомых, являющихся альтернативными хозяевами для паразитов.

Регулирование сроков проведения агротехнических мероприятий (без ущерба для урожая) позволяет воздействовать на вредителей путем создания благоприятных условий для развития паразитов. Например, поздний посев озимых культур приводит к очищению популяции гессенской мухи от паразитов, так как муха вылетает раньше их.

С целью реализации способов биологической защиты растений разработаны технологические процессы и оборудование для массового разведения и применения габробракона, элазмуса, дибрахиса, подизуса, яйцеедов клопа, вредной черепашки и других энтомофагов. Габробракона и элазмуса разводят на гусеницах мельничной огневки; дибрахиса, элазмуса и габробракона — на гусеницах вощинной моли. При этом для поддержания высокой жизнеспособности паразитов проводится плановая смена насекомых-хозяев. Чтобы исключить близкородственное скрещивание, приводящее к нарушению половой структуры лабораторных популяций и инбридинговой депрессии, требуется регулярное обогащение их особями из природных биоценозов.

Предложен способ защиты агроценозов с использованием пауков Aranei. Считается, что вместе взятые различные энтомофаги уничтожают гораздо меньше насекомых, чем пауки. Подсчитано, что общая масса уничтоженных пауками насекомых на площади 1 га за лето может составить 37,5 кг. Среди этих насекомых оказываются следующие вредители посевов: вредная черепашка, колорадский жук, луговой мотылек, различные виды тлей, молей, листоблошек, листоверток, растительноядных клещей, масса двукрылых. Среди уничтоженных вредителей могут быть и кровососы (эктопаразиты животных).

Таким образом, заменой инсектицидов биоагентами можно создать благоприятные условия для жизнедеятельности природных паразитов и хищников и обеспечить биологическую защиту растений.

Энтомопатогенные микроорганизмы и микробиопрепараты. Перспективным направлением в развитии биологического метода борьбы является использование микробиологических средств защиты растений, используя патогенные для них микробы.

У вредных насекомых выявлено и описано более 2000 вирусов из 19 семейств. Однако разрешены к применению только препараты на основе бакуловирусов, вирусы гранулеза и ядерного полиэдроза. В мире сейчас имеется около 40 коммерческих вирусных препаратов.

Наибольшее распространение получили бактериальные препараты на основе кристаллообразующих бактерий. Бактериальные средства защиты растений отличаются от химических тем, что они быстро инактивируются в природных условиях и не загрязняют окружающую среду токсическими веществами. Под воздействием солнечной радиации и фитонцидов листвы они могут быстро (за 24 ч) потерять свою активность и в то же время в зависимости от погодных условий быть активными в течение 22 суток.

Бактериальные препараты не обладают фитотоксичностью, не влияют на запах и вкус обрабатываемых растений. После применения этих препаратов вред, наносимый насекомыми растениям, снижается уже через несколько часов после обработки. Очень важен эффект последействия биопрепаратов, выражающийся в снижении плодовитости обработанных насекомых, в рождении неполноценных особей.

Одним из наиболее перспективных микробиологических агентов являются грибы, обладающие гиперпаразитической и антибиотической активностью с достаточно высокой скоростью роста и размножения, конкурентоспособные, имеющие широкий диапазон адаптации к различным факторам внешней среды. В борьбе с возбудителями болезней растений широко используют энтомопатогенные грибы рода Entomophthora, Aschersonia, Verticillium, Beauveria, хищные грибы Arthrabotrys, грибы рода Trichoderma.

Для защиты сельскохозяйственных культур разработан ряд микопрепаратов: битоксибациллин и лепидоцид — бактериальные инсектицидные препараты на основе культуры Bacillus thurigiensis; ризоплан — на основе не образующей спор бактерии Pseudomonas fluoresceus; бактофит — в качестве действующего вещества содержит бактерии-антагонисты Bacillus subtilis и выделяемый ими антибиотик, а также другие бактериальные препараты. Trichodermin BL — основа препарата — гриб Trichoderma lignorum (Tode) Hany, штамм М-10. Nematophagin BL — основа препарата — гриб Arthrobortys oligospora Fres, штамм 3062 Д. Verticillin — основа препарата — гриб Verticillium lecanii и другие грибковые препараты. Virin KS, Virin OS, Virin HS 2 — экологически чистые вирусные биопрепараты для борьбы с разными вредителями сельскохозяйственных культур.

В АО «Биотехнология» разработаны экологически безопасные биопрепараты, содержащие микроорганизмы-продуценты: азотовит, бактофосфин, резокомплекс, активаторы почвенной микрофлоры, прорастания семян, фотосинтеза, разложения стерни. Особенность их — они как бы «включают» активность микроорганизмов в почве. При этом повышается жизнедеятельность почвенного сообщества и происходит его оздоровление. Азотовит обогащает почву биологическим азотом до 50 кг на 1 га. Он также синтезирует гетероауксин — регулятор роста, обогащает почву биологическим азотом.

Ризокомплекс — синтезирует биологические ростостимулирующие вещества, витамины, подавляет развитие фитопатогенной микрофлоры корневой зоны растений. Предназначен для предпосевной обработки семян бобовых культур.

Активатор почвенной микрофлоры способствует размножению полезной микрофлоры, вследствие чего повышается активность обменных процессов почва — растение, подавляется развитие фитопатогенной микрофлоры, оздоравливается биоценоз почвы.

Активатор прорастания семян увеличивает их всхожесть, подавляет рост возбудителей болезней семян, формирует здоровые крепкие всходы и ускоряет их появление.

Активатор фотосинтеза повышает интенсивность фотосинтеза, в результате чего увеличивается урожайность сельскохозяйственных культур.

Активатор разложения стерни ускоряет разложение пожнивных остатков, обогащает почву углеродом, снижает содержание почвенной патогенной микрофлоры, активизирует формирование гумуса. Эффективен при получении компостов.

Биологически активные вещества. При защите растений используют вещества, регулирующие процесс роста, развития и поведения насекомых. К ним относятся гормоны, ферромоны, алломоны, ингибиторы синтеза хитина, антифиданты, хемостерилизаторы и др. Эти соединения являются продуктами жизнедеятельности насекомых или растений-хозяев. Их используют в малых дозах, поэтому они не опасны для человека и теплокровных животных, а также для окружающей среды. Но они нарушают закономерности процессов роста, развития, размножения или поведения насекомых-вредителей.

Инсектицидные растения. Для борьбы с вредными организмами можно использовать инсектицидные свойства растений, содержащих алкалоиды, гликозиды, сапонины, сложные эфиры, эфирные масла и другие химические соединения.

Применяют отвары и настои растений, которые обладают свойством отпугивать или уничтожать вредных насекомых. Они сравнительно безвредны для человека и теплокровных животных, недолго сохраняют токсичность на воздухе и солнце; их используют в более поздние сроки вегетации растений, чем пестициды.

Ниже рассмотрены широко культивируемые растения, которые можно применять для борьбы с вредными организмами.

Белена черная (Hyoscyamus niger L., сем. пасленовые — Solanaceae). Применяют в виде настоя порошка или отвара против тли, медяницы, паутинных клещей, растительноядных клопов.

Девясил высокий (Inula helenium L., сем. астровые — Asteraceae). Используют против листогрызущих и листососущих вредителей.

Крапива двудомная (Urtica dioica L., сем. крапивные — Urticaceae). Применяют для борьбы с тлей и как стимулятор роста.

Лук репчатый (Allium сера L., сем. лилейные — Liliсеае). Шелуху и луковицы применяют против тли, паутинного клеща (на тыквенных), растительноядных клопов, уховертки обыкновенной, гусениц совки.

Полынь горькая (Artemisia absinthium L., сем. астровые — Asteraсеае). Применяют для борьбы с листогрызущими гусеницами.

Чемерица Лобеля (Veratrum lobelianum Bernh., сем. лилейные — Liliaceae). Используют против рапсового цветоеда, жуков, свекловичного долгоносика, клубеньковых долгоносиков на бобовых растениях.

Ассортимент препаратов, применяемых с этой целью, постоянно расширяется. На основе цветков кавказской и персидской ромашек созданы синтетические пиретроиды. Эти инсектициды наиболее приемлемы в гигиеническом отношении.

В стандартах «Эконива» в качестве средств защиты растений предусмотрены диатомитная мука (природная), перманганат калия, серные фунгициды и др.