Новости
08.12.2016


08.12.2016


08.12.2016


07.12.2016


07.12.2016


17.12.2015

В послевоенный период химизация растениеводства стала превалирующим фактором интенсификации, поскольку обеспечивала возможность быстрого повышения урожайности (доступность, скорость, эффективность). Неслучайно 1950-1990-е гг. XX столетия названы «эрой химизации». Однако энергетический кризис 1970-х гг. привел к резкому повышению цен на энергоносители, в т.ч. пестициды. Между тем ежегодные потери всех продовольственных и фуражных культур в мире в тот период достигли 50 млрд долл. При этом снижение урожая еще до его уборки составляло (%) по рису - 47, кукурузе - 54 и хлопчатнику - 34. Таким образом, болезни, вредители и сорняки уничтожают 1/3 урожая*. Вот почему за период с 1945 по 1985 гг. производство пестицидов, например, в США возросло с 15 тыс. до 337 тыс. т, в числе которых 66% приходится на долю гербицидов (рис. 5.34). Считается, что для создания нового пестицида необходимо оценивать в среднем около 15 тыс., а в ряде случаев и до 50 тыс. различных химических соединений в течение 8-10 лет, что приводит к значительному увеличению стоимости создания каждого нового препарата. В настоящее время в США в общей структуре затрат примерно 44% средств защиты приходится на гербициды, 27 - на инсектициды и 15% - на фунгициды. Однако переход к сплошной химизации земледелия многие ученые США оценивают как«самую большую ошибку, которую американцы, как нация, совершили за последние десятилетия» и называют сложившуюся ситуацию «сельскохозяйственным Чернобылем США».

Основы адаптивно-интегрированной системы защиты растений

Э. Макфедьен, считает, что против непродуманного применения ядохимикатов следует возражать по двум причинам: их действие не зависит от плотности популяции, т.е. они не регулируют численность вредителя. Во-вторых, ядохимикаты не обладают в большинстве случаев избирательным действием. В результате вместе с вредителями гибнут хищники и паразиты, ранее уничтожавшие данного вредителя. Поэтому химическая промышленность выигрывает больше, чем сельское хозяйство, а в состязании химиков с вредителями химики всегда неизбежно остаются позади. Так, если раньше число видов вредных для агроценозов насекомых превышало 100, то за последние 50 лет оно снизилось до 5. Однако оставшиеся 5 видов оказались весьма устойчивыми к действию даже самых сильных и дорогостоящих ядохимикатов. Кроме того, интенсивное применение ядохимикатов, так же как и монокультура приводит к сильному упрощению животных сообществ, связанных с возделываемым видом растения.
Эти и другие данные свидетельствуют о необходимости создания устойчивых сортов, системных инсектицидов, действующих на вредных насекомых через соки и ткани растения, использования биологических методов защиты агроценозов, сочетания методов интегрированной защиты и математических моделей для прогнозирования последствий различных мероприятий, т.е. экологического и экономического подхода к управлению динамикой численности популяций полезной и вредной фауны и флоры. Видовое разнообразие, численность и распределение последних в агроэкосистемах и агроландшафтах зависит не только от антропогенных, но и природных почвенно-климатических, погодных, топографических и других факторов. Так, многочисленные исследования и результаты массовых обследований засоренности свидетельствуют о закономерной приуроченности многих видов сорных растений и их ассоциаций к определенным элементам рельефа полей и связанных с ним уровнем плодородия почвы, ее водным и температурным режимами. Хлебная полосатая блошка повреждает пшеницу на северном склоне сильнее, чем на южном. Причем локальные изменения в составе сорной флоры, как правило, наиболее характерны для пониженных элементов склонов, где в силу специфичности условий среды формирование ассоциаций сорных растений отличается от остальной части данного массива. Естественно, что в условиях неравномерного распределения сорных растений, возбудителей болезней и вредителей должно быть обеспечено дифференцированное применение пестицидов.
Особенности строения почвенного покрова и рельефа обусловливают необходимость регулирования ассортимента и доз используемых препаратов в прямой зависимости от особенностей участков. Связано это с тем, что активность и миграция, например, большинства гербицидов почвенного действия находится в прямой зависимости от ряда физических и агрохимических свойств почвы (содержания в ней органического вещества, механического состава, величины pH и др.). Так, в опытах Николаевой и Либерштейна по применению Атразина на кукурузе и Прометрина на подсолнечнике была показана необходимость четкой градации норм внесения этих препаратов по профилю склоновых земель в зависимости от степени их смытости. При этом на эродированной части склонов активность указанных соединений возрастала настолько, что использование общепринятых норм сопровождалось повреждением культурных растений. Поэтому нормы внесения гербицидов, так же как фунгицидов и инсектицидов, на склоновых землях должны быть дифференцированы в зависимости от содержания в почве органического вещества, особенностей видового состава вредных видов, их плотности, фазы развития и т.д.
Известно, что широкое применение пестицидов значительно усиливает давление естественного (причем движущего) отбора среди громадного генотипического разнообразия паразитирующих видов, значительно ускоряя появление резистентных и, как правило, более вредоносных форм (эффект «пестицидного бумеранга»). Если в 1948 г. в США при внесении 2 тыс. т пестицидов потери урожая оценивались в 17%, то 30 лет спустя количество применяемых пестицидов возросло до 24 тыс. т, а потери урожая достигли 30%. За этот же период широкое распространение здесь получили десятки видов пестицидоустойчивых сорняков, вредителей и болезней, а темпы роста затрат на пестициды в 4-5 и более раз опережали темпы прироста сельскохозяйственной продукции. В целом односторонняя, преимущественно химико-техногенная стратегия интенсификации сельского хозяйства, базирующаяся на использовании всевозрастающих затрат невосполнимой энергии, подавлении механизмов и структур биоценотической саморегуляции в агроэкосистемах и агроландшафтах («здоровая экономика - больной севооборот»), игнорировании законов развития и «сил живой природы» оказалась неспособной обеспечить устойчивое, ресурсоэкономное, природоохранное и бездотационно-рентабельное развитие сельскохозяйственного производства.
Бесспорно, биологизация интенсификационных процессов не может, да и не должна заменить полностью применение пестицидов. Однако недостаточная экологическая устойчивость культивируемых видов, сортов и агроценозов к нерегулируемым факторам внешней среды приводит к низкой эффективности применения и самих техногенных средств. В этой связи следует пересмотреть сложившиеся представления о критериях «интенсивности» сортов, технологий и систем ведения сельского хозяйства, положив в их основу показатели эффективности использования природных и исчерпаемых техногенных ресурсов, экологической безопасности и наукоемкости.
Обострение фитосанитарной ситуации в условиях преимущественно химико-техногенной системы земледелия в значительной мере обусловлено действием самих пестицидов, создающих жесткий фон естественного (движущего) отбора устойчивых к ним вредных видов. К настоящему времени в мире зафиксировано повышение устойчивости к пестицидам у 560 видов насекомых, 240 видов болезней и около 230 видов сорняков. Так, при длительном применении бордоской жидкости для защиты картофеля от фитофтороза возникли устойчивые биотипы патогена. Причем образование устойчивых к пестицидам популяций вредных насекомых, а также сорных растений происходит довольно быстро, т.е. в течение 10-20, а иногда и нескольких поколений. За последние 20 лет число устойчивых к инсектицидам видов удваивалось каждые 6 лет. Описана резистентность более чем 100 видов фитопатогенных грибов к 50 видам фунгицидов.
В целом массированное применение химических средств защиты способствует появлению и массовому размножению новых высоковирулентных и резистентных патотипов вредных организмов (табл. 5.19). Причем многочисленные данные свидетельствуют о том, что на посевах, например, колосовых культур патогены могут довольно быстро приобрести устойчивость к фунгицидам. В Великобритании уже в 1980-х гг. были обнаружены резистентные к бензимидазольным фунгицидам формы фузариоза, церкоспореллеза и септориоза, а к триазольным фунгицидам - мучнистой росы. Зазимко была выявлена быстрая привыкаемость местной популяции мучнистой росы к Фундазолу в Краснодарском крае. Здесь же в последние годы оказалось неэффективным применение фунгицидов против возбудителей гнилей, а также отмечено быстрое формирование возбудителя пирикуляриоза риса (Pyricularia oryzae) к Рициду и более медленное к Фундазолу. Устойчивые к триазиновым гербицидам биотипы сорных растений были обнаружены уже в конце 1960-х - начале 1970-х гг. При этом отобранные под действием «гербицидного пресса» биотипы таких сорняков, как лебеда, щирица, паслен и другие, сравнительно быстро занимали соответствующие ниши в агроэкосистемах. Известны также примеры множественной резистентности (мультирезистентность) биотипов сорных растений.
Основы адаптивно-интегрированной системы защиты растений

По данным Шапиро, в результате химической обработки посевов хлопчатника против хлопковой совки (Helicoverpa armigera) создавались благоприятные условия для повышения вредоносности паутинного клеща и других сосущих вредителей, что требовало, в свою очередь, расширения масштабов применения химических средств борьбы с сосущими вредителями. Продолжительное использование акарицидов привело к отбору устойчивых к ним форм паутинного клеща (Tetranychus urticae Koch.), снижению эффективности химических средств и увеличению кратности обработок посевов. Появление устойчивых биотипов фитофагов и фитопатогенов, нарушающее экологическое равновесие в агроэкосистемах как результат «пестицидного бумеранга», является одной из причин того, что темпы увеличения затрат на химические средства защиты существенно опережают темпы прироста стоимости дополнительного урожая.
Индукция генотипической изменчивости возбудителей болезней может быть обусловлена и переносом уредоспор на громадные расстояния. Так, по данным Хавмоллера (Датский НИИ сельскохозяйственных исследований), возбудитель желтой ржавчины распространяется на большие расстояния с воздушными потоками. Аналогичная ситуация складывается и с бурой ржавчиной пшеницы. В целом межрегиональный перенос генов вирулентности является одним из возможных процессов появления новых внутрипопуляционных структур. В отношении особо опасных болезней примеры такого переноса представлены на картосхеме (рис. 5.35).
Основы адаптивно-интегрированной системы защиты растений

Помимо негативного влияния на окружающую среду и безопасность продуктов питания, пестициды обычно нарушают нормальное прохождение метаболических процессов и в самом растении. Их применение является главной причиной более широкого распространения ятрогенных болезней. Так, отмечено, что системный фунгицид Беномил, подавляя на зерновых развитие ряда возбудителей болезней, одновременно способствует более сильному поражению растений гельминтоспориозом и альтернариозом; Цинеб и Пироцин на сахарной свекле в 3-4 раза снижают развитие церкоспороза, но в 6-7 раз увеличивают пораженность растений мучнистой росой. В последние годы, в связи с проблемой «малых болезней», большого внимания потребовало изучение микрофлоры филосферы и ризосферы сельскохозяйственных растений. Показано, что многие мицелиальные грибы, а также дрожжи и бактерии, обитающие на корнях и листьях и до сих пор считавшиеся непатогенными для растений на самом деле изменяют их интенсивность дыхания, снижают содержание белка, ускоряют старение листьев и других органов. Все это влечет за собой снижение урожая, хотя видимых симптомов болезни и не наблюдается.
Рекомбинантное потомство растений как правило оказывается более устойчивым к патогенам, хорошо приспособленным к их родительским формам. По мнению Крупнова, генетическое разнообразие ржавчины, поражающей новые сорта пшеницы, обычно возрастает по мере того, как они возделываются на больших площадях и в течение более длительного периода. Наконец, следует учитывать, что по меньшей мере 70% из описанных 270 видов патогенов способны передаваться через семена растений. Приходится считаться с возможностью индуцирования генотипической изменчивости патогенов вследствие контакта с устойчивыми сортами и гибридами растений. Так, образование новых штаммов ВТМ происходит лишь в устойчивом к нему растении-хозяине, тогда как в восприимчивых растениях новые линии патогена обычно не обнаруживаются.
Поскольку не выявлены закономерности и главные индукторы мутационной и рекомбинационной изменчивости вредных видов, основные возможности регуляции численности их популяций связаны с управлением процессом естественного отбора. Установлено, в частности, что длительное использование однотипных пестицидов, иммунных, а также генетически однородных сортов и гибридов значительно усиливает давление естественного движущего отбора в агроэкосистемах, способствуя массовому размножению новых биотипов вредных видов. Поэтому в основу управления филогенетическими адаптивными реакциями компонентов системы «хозяин - паразит» должны быть положены факторы, обеспечивающие стабилизирующий, а не движущий отбор в агроландшафтах. В практическом плане это связано с увеличением видовой и сортовой гетерогенности агроэкосистем во времени и пространстве (чередование культур в севообороте, регулярные сортосмены и сортообновление, использование «мозаики» сортов, сортосмесей, сортов-популяций, многолинейных и синтетических сортов, сортов с горизонтальной устойчивостью, многовидовых агроценозов), применением более широкого набора пестицидов и агротехнических приемов, сохранением в агробиогеоценозах механизмов и структур биоценотической саморегуляции и др. Заметим, что перекрестноопыляемые зерновые культуры, по сравнению с самоопыляемыми, поражаются слабее именно благодаря их большей генотипической гетерогенности.
Важную роль в определении направления и темпов естественного отбора играют средообразующие и селективные особенности самих культивируемых видов и сортов растений. При этом средообразование затрагивает абиотические (микроклимат, плодородие почвы, освещенность и пр.) и биотические компоненты окружающей среды, влияя как на агрессивность и вирулентность возбудителей болезней, так и устойчивость растения-хозяина. Система интегрированной защиты растений должна быть адаптирована не только к особенностям агроландшафтов, но и к компонентам естественных ландшафтов, функционально связанным с первыми. В целом же система защиты растений должна рассматриваться как многовариантная составная часть адаптивной интенсификации растениеводства, интегрирующая все уровни и факторы управления адаптивными реакциями в системе «хозяин - паразит», включая регуляцию динамики численности популяций полезной и вредной фауны и флоры.
При разработке основ интегрированной системы защиты растений, адаптированной к условиям России, приходится считаться с тем обстоятельством, что при крайне низком уровне химической защиты агроценозов (в среднем на 1 га сельскохозяйственных культур расходуется всего лишь 0,25 кг пестицидов, тогда как в большинстве развитых стран 2-10 кг), ориентация преимущественно на использование биологизированных технологий и методов регуляции численности популяций вредных видов оказывается в настоящее время хотя и вынужденной, но практически доступной, а в долговременной перспективе - и беспроигрышной мерой. Более того, адаптивное размещение культур и сортов, возделывание сортов, сочетающих высокую потенциальную продуктивность с комплексной устойчивостью к действию абиотических и биотических стрессоров, конструирование агроландшафтов на основе сохранения и создания новых механизмов и структур биоценотической саморегуляции, усиление средоулучшающих и средовозобновляющих функций агробиогеоценозов являются именно теми интегрируемыми компонентами системы защиты, реализация которых требует перевода всего сельскохозяйственного природопользования на качественно новый уровень ресурсоэнергоэкономичности и наукоемкости. Несмотря на значительный рост количества, ассортимента и стоимости (абсолютной и в структуре затрат) применяемых пестицидов, потери сельскохозяйственной продукции вследствие поражения культивируемых растений болезнями, вредителями и сорняками в период 1960-2000 гг. оставались в мире практически неизменными, достигая ежегодно 30-40%.
В стране, вследствие поражения желтого люпина («северной сои») антракнозом, площадь его сократилась с 1 млн до 30 тыс. га. Начиная с 1990 г. в основных зонах производства подсолнечника господствует эпифитотия фомопсиса, снижая урожайность на 50-70%. Широкое распространение неустойчивых сортов пшеницы явилось одним из основных факторов изменения характера динамики численности вредной черепашки, которая в последние 30 лет ежегодно в больших масштабах повреждает зерно пшеницы. Особенно большой вред она причиняет посевам пшеницы на Северном Кавказе, в Поволжье и некоторых других районах. Не меньший вред величине и качеству урожая пшеницы наносят стеблевые хлебные пилильщики, охватывая ежегодно большие площади (около 8-10 млн га). Между тем сорта пшеницы, устойчивые к стеблевому хлебному пилильщику - Кинельская 40 (автор Н.И. Глуховцева, районирован в 1968 г.), Прикумская 36 (автор Г.И. Петров, районирован в 1975 г.) и другие, - занимают сравнительно небольшую территорию. За последнее десятилетие отмечено также широкомасштабное развитие болезней (эпифитотии бурой ржавчины пшеницы, фузариоза колоса, фитофтороза картофеля), массовое развитие лугового мотылька и саранчовых, поражение паршой и мучнистой росой плодовых и ягодных культур.
В целом, использование пестицидов в качестве ведущего фактора и условия реализации преимущественно химико-техногенной интенсификации земледелия увеличивает разнообразие и усиливает напряженность действия биотических стрессоров, ускоряет темпы движущего отбора в популяциях вредных видов и их агроэкологическую дивергенцию, значительно расширяет масштабы загрязнения и разрушения природной среды, снижает безопасность продуктов питания и создает серьезную угрозу здоровью человека. Попытки объяснить сложившуюся ситуацию только несовершенством применяемых пестицидов и обосновать возможность ее изменения за счет синтеза более безопасных химических средств защиты не раскрывают сути имеющихся противоречий и не способствуют их решению. Известно, что в «состязании», которое возникло между химиками и вредными видами, химики, как и прежде, традиционно выполняют роль «догоняющих». А это, в свою очередь, означает, что переход к системе адаптивно-интегрированной системе защиты агроценозов растений должен базироваться не только на ограничении количества применяемых пестицидов и/или использовании более совершенных, а в пересмотре самой стратегии интенсификации земледелия в целом, включая и систему защиты агроценозов от вредных видов.