Новости
01.12.2016


29.11.2016


29.11.2016


29.11.2016


28.11.2016


17.12.2015

Эра массированного применения пестицидов («тотальная химизация») началась в 1939 г. с изобретения швейцарским химиком Паулем Мюллером дихлордифенилтрихлорэтана, знаменитого ДДТ, за что автор был удостоен Нобелевской премии. Катастрофические последствия широкого использования ДДТ впервые были описаны в широко известной книге Рашели Карлсон «Silent Spring» («Безмолвная весна»), где была проанализирована роль этого инсектицида в беспрецедентном исчезновении певчих птиц. Однако и сегодня пестициды продолжают наносить огромный ущерб природе и здоровью людей, резко ухудшая «средообитание» и «качество жизни».
Всего в мире в системе преимущественно химико-техногенного земледелия в 2000 г. использовалось 2,5 млн т пестицидов. Одновременно увеличились масштабы обработок сельскохозяйственных посевов и древесно-кустарниковых насаждений. Ассортимент производимых в мире пестицидов растет быстрыми темпами. Большую их часть составляют синтетические вещества, многие из которых в 10-100 и более раз токсичней, чем те, что были известны в 1930-х гг. Существует свыше 1000 химических компонентов, используемых в качестве активных ингредиентов в составе пестицидов, на основе которых изготовляют десятки тысяч различных препаративных форм и смесей. За период 1940-2000 гг. произошел огромный рост производства активных ингредиентов - с 62 тыс. до 2,5 млн т, т.е. в 42 раза. Ежегодно на производство пестицидов в мире затрачивается свыше 30 млрд долл. В результате и экологическая ситуация в мире резко ухудшилась. По данным Всемирной организации здравоохранения (ВОЗ), от действия пестицидов ежедневно в мире умирает более 500 человек и более 8000 человек отравляется.
Основными поставщиками пестицидов на мировой рынок являются крупнейшие фирмы, которые обеспечивают 75% всего соответствующего товарооборота (табл. 5.20). Из общего его объема 80% приходится на средства для защиты основных сельскохозяйственных культур. Хотя в тоннаже пестицидов наблюдается снижение (все больше малотоннажных, малообъемных препаратов; дозы на 1 га в 10-100 раз ниже), их общее производство непрерывно растет (в среднем на 2,0-2,5% в год). При этом значительно увеличились расходы на синтез и изучение одного препарата, а также время, необходимое для полной коммерциализации препарата (до 10 лет и более). Так, для создания нового системного фунгицида, имеющего некоторые преимущества по сравнению с известными препаратами такого же класса, требуется испытать 80-100 тыс. вновь синтезированных химических соединений.

Негативные последствия одностороннего использования химических средств защиты растений

Между тем отказ от применения пестицидов приводит к значительному снижению величины и качества урожая (на 20-50%) практически всех сельскохозяйственных культур. Высокие дозы минеральных удобрений, особенно азотных, хотя и позволяют существенно повысить эти показатели, одновременно усиливают восприимчивость растений. Наиболее уязвимыми оказываются интенсивные сорта и гибриды (индекс урожая 50-80%). Многочисленными исследованиями показано, что несбалансированное внесение минеральных удобрений приводит к росту отдельных заболеваний. Так, применение высоких доз азота повышает восприимчивость пшеницы и ячменя к ржавчине и мучнистой росе, подсолнечника - к белой и серой гнили, риса - к пирикуляриозу, картофеля - к фитофторозу, макроспориозу, парше и т.п. Вот почему в течение длительного времени (1960-2000 гг.) мировые потери урожая сельскохозяйственных культур от вредителей, болезней и сорняков в период вегетации растений составляют в среднем 20-40%, а в период хранения - 10-20% от объема хранящейся продукции (табл. 5.21).
Негативные последствия одностороннего использования химических средств защиты растений

Обострение фитосанитарной ситуации в условиях преимущественно химико-техногенных систем земледелия в значительной мере обусловлено действием самих пестицидов, создающих жесткий фон естественного отбора устойчивых к ним вредных видов. Известно, что в настоящее время давление естественного отбора, в отличие от ранее приводимых расчетов Фишера, оцениваемых в 1 %, в действительности составляет 20-30%. А это, в свою очередь, означает, что в мозаичной среде, в т.ч. обусловленной неизбирательным действием пестицидов, процесс дивергенции популяций вредных видов, а также широкого распространения оказавшихся устойчивыми их рас, штаммов и биотипов, проходит значительно быстрее. Обнаруженная в 1939 г. раса 158 стеблевой ржавчины яровой пшеницы в 1953-1954 гг. привела к эпифитотии, т.е. массовому поражению устойчивых к этому заболеванию сортов в Северной Америке. При этом в США было уничтожено около 70% посевов твердой пшеницы, а общие потери ее валового сбора составили 25%. Аналогичная ситуация наблюдалась и на посевах овса из-за появления более вирулентных и агрессивных расстеблевой и бурой ржавчины. В этой же стране в 1968 г. произошло массовое поражение посевов сорго злаковой тлей, а в 1970 г. возникла эпифитотия южного гельминтоспориоза кукурузы, снизившая в некоторых штатах ее урожайность на 50% и принесшая убытки на 1 млрд долларов. И если в 1930 г. для сохранения урожая требовалось 2-3 опрыскивания, то в настоящее время - 10 и более обработок.
Совпадение в онтогенезе периодов восприимчивости растения-хозяина и размножения паразита способствует массовому распространению его старых и особенно новых биотипов. Кроме того, использование сортов, например, зерновых колосовых культур с урожайностью свыше 60-70 ц/га обычно сопровождается массовым поражением посевов грибными болезнями вследствие снижения толерантности растений. Широкое распространение сортов и гибридов, обладающих расоспецифической устойчивостью, усиливает их селектирующее действие, а также способствует возникновению новых рас, поражающих ранее устойчивые сорта. Появление устойчивых биотипов в популяции как ответной реакции на широкое применение пестицидов и широкое использование устойчивых сортов является одной из причин того, что темпы роста затрат на химические средства защиты в 4-5 раз и более опережают темпы прироста стоимости дополнительного урожая.
Поскольку большинство типов инсектоакарицидов не обладает избирательностью действия, в случае их применения численность полезных насекомых обычно уменьшается на 20-70%, а структура фауны, теряя свойства саморегулирующейся системы, изменяется в пользу более вредоносных видов. Эти явления были замечены еще в конце 1940-1950-х гг., как следствие широкого применения средств защиты растений. Так, по данным Lord, в яблоневых садах Новой Шотландии химические обработки против щитовки оказались значительно токсичнее для ее хищников и паразитов. В опытах Pickett и Patterson было установлено, что при внесении только ДДТ, ГХЦГ и Паратиона, эффективных против яблонной плодожорки, наблюдались вспышки размножения листовертки (Spilonota ocellana), что было связано с массовой гибелью ее энтомофагов. В садах, где в течение 4-13 лет не использовали средства химической защиты, численность популяции яблоневой плодожорки снижалась, а количество пораженных плодов не превышало 20%. Таким образом, уничтожение того или иного вредителя в агроэкосистеме обычно связано с массовой гибелью его естественных врагов. Более того, неизбирательно (неселективно) действующие инсектициды оказывают стимулирующее действие на другие вредные виды. Появление устойчивых к пестицидам биотипов паразитов и нарушение экологического равновесия в агроэкосистемах (как ответной реакции на широкое применение пестицидов) является одной из главных причин экспоненциального роста техногенных затрат на каждую дополнительную единицу урожая. Кроме того, к примеру, массовое поражение вирусной курчавостью верхушки сахарной свеклы в США в 1920-1930 гг. сделало нерентабельной эту культуру, и в дальнейшем фермеры смирились со снижением величины ее урожая и качества. Вследствие массового поражения хлопчатника вредителями, его возделывание в Гаити оказалось невозможным.
Хотя темпы появления новых рас фитопатогенных грибов специфичны для каждого возбудителя, широкое применение однотипных пестицидов и распространение сортов растений с расоспецифической устойчивостью обычно в сравнительно короткие сроки изменяют расовую структуру популяций патогена, создавая предпосылки для возникновения эпифитотии. Известна, например, способность быстрого приспособления к медному купоросу возбудителей парши яблони, фитофторы картофеля и др. Именно под давлением отбора, индуцируемого применением однотипных пестицидов и агротехники, а также использования устойчивых сортов и гибридов многие из относительно безвредных возбудителей болезней, насекомых и сорняков стали крайне опасными для сельскохозяйственных растений. В последние годы все большее внимание ученых привлекают так называемые ятрогенные болезни, проявление которых связано с системным воздействием пестицидов на сельскохозяйственные растения и агроэкосистемы. Так, по данным Пыжиковой, применение симазина на посевах кукурузы и пшеницы увеличивало содержание азота в растениях и вызывало массовое развитие альтернариоза (Alternaria alternata). Известкование кислых почв уменьшает поражение растений картофеля порошистой паршой (Spongospora subterranea), но благоприятствует поражению паршой обыкновенной (Streptomyces scabies). Внесение дополнительно азотных удобрений обычно усиливает поражение растений пшеницы и ячменя мучнистой росой и ржавчиной.
Замена традиционных 9-12 польных севооборотов севооборотами с короткой ротацией (3-5 польных), а главное - высокое до 70-80% насыщение их однотипными культурами (зерновыми колосовыми, кукурузой на зерно, подсолнечником и др.) неизбежно приводит к широкому поражению агроценозов корневыми гнилями и другими заболеваниями, вызываемыми почвенной инфекцией (фузариоз, гельминтоспориоз, мучнистая роса, головня); усилению накопления инфекционного начала корневых и стеблевых гнилей; изменению видового и популяционного состава наиболее вредоносных болезней, вредителей и сорняков и т.д. Возделывание в качестве предшественников культур-фитосанитаров (клевера, люпина, рапса, вико-овсяной смеси и др.) позволяет снизить пораженность посевов пшеницы корневыми гнилями в 5-6 раз. Однако высокие дозы минеральных удобрений, особенно азотных, усиливают восприимчивость пшеницы и ячменя к мучнистой росе, ржавчине и др.
Ранее нами уже отмечалось, что в наиболее техногенно-интенсивных агробиогеоценозах и агроэкосистемах, хотя и в меньшем масштабе, функционируют механизмы и структуры биоценотической саморегуляции, включая разные формы естественного отбора. Причем активное использование пестицидов неизбирательного действия, устойчивых сортов и монокультуры резко повышает давление движущего естественного отбора, ускоряя темпы появления более вредоносных рас, штаммов, биотипов и др. Следовательно, утверждения о том, что «агросистема в отличие от естественных экосистем не является саморегулирующейся», не соответствуют реальной биоценотической ситуации в агробиогеоценозах и может способствовать усилению общеизвестных негативных эффектов преимущественно химико-техногенной интенсификации растениеводства. Очевидно например, что при таком подходе главная догма адаптивно-интегрированной системы защиты растений, состоящая в «управлении динамикой численности популяций полезной и вредной фауны и флоры», практически не может быть реализована. Важно также учитывать, что техногенные факторы, оптимизируя одни условия в системе «генотип - среда», способны ухудшить другие. Так, орошение обычно снижает устойчивость агрофитоценозов к действию абиотических и биотических стрессоров, а системные фунгициды увеличивают вероятность появления устойчивых штаммов в большей степени, чем контактные. Переход к монокультуре или насыщению севооборотов до 60-80% однотипными культурами (чаще зерновыми), т.е. упрощение их видовой структуры, резко снижает экологическую устойчивость агроэкосистем и их способность к саморегуляции. Высокая вирулентность и агрессивность патогенов при одновременном повышении восприимчивости к ним агроценозов, с наибольшей силой проявляющейся в период эпифитотий и панфитотий, оказывается следствием искусственного нарушения именно экологического равновесия в агроэкосистемах и агроландшафтах, т.е. разрушения сохранившихся механизмов и структур биотической саморегуляции. Так, использование почвозащитных технологий (плоскорезная обработка почвы с оставлением стерни) при возделывании зерновых культур в несколько раз усиливает поражение растений корневыми гнилями и другими заболеваниями, связанными с большим накоплением инфекции в почве. Неслучайно в последние годы в США применение пестицидов, например, на плодовых и овощных культурах сократилось в 2 раза без снижения эффективности мероприятий по защите растений.
Опыт использования гербицидов для борьбы с сорной растительностью свидетельствует о том, что химические средства этой группы в некоторых случаях способны оказывать как прямое (подавление или стимуляция инфекционных структур фитопатогенов), так и косвенное (изменение физиологических процессов, происходящих в культурном растении и ведущих к повышению или снижению их устойчивости к фитопатогенам) действие. Показано, что численность и активность вредных организмов зависит от первоначального запаса инфекции, вирулентности и агрессивности клонов в популяциях, конкурентоспособности паразитных и сапрофитных микроорганизмов, почвенно-климатических условий и т.д. Физиологические изменения в растении-хозяине, обусловливающие его восприимчивость к болезням, могут быть связаны с изменением его защитных механизмов.
В последнее время все большее число фермеров начинают ограничивать применение или полностью отказываться от пестицидов, участвуя в движении Integrated Pest Management (IPM), т.е. интегрированном и ограниченном применении химических средств защиты, а также нехимических методов борьбы с болезнями и вредителями. Здесь же биоорганическая, биодинамическая и другие системы земледелия, вообще не использующие химические удобрения и средства борьбы с болезнями и вредителями (за исключением случаев, когда природные вещества имеют свойства пестицидов). Указанные альтернативные системы имеют достаточно хорошо разработанную научную базу и получают все более широкое распространение в практике. Обычно они базируются на нескольких основных принципах. В их числе принципы Grow diversity; Adapt the farming to the site - not the other way around; Know our friends and enemies. Так, принцип Grow diversity, или буквально «увеличить разнообразие», предполагает обеспечение генотипического разнообразия агроэкосистем за счет использования большого набора сортов и гибридов, а также поликультуры (на одном поле высевают несколько видов и сортов, что позволяет наиболее эффективно использовать питательные вещества почвы, а также снизить ущерб от болезней и вредителей). Принцип Adapt the farming to the site - not the other way around (в данном конкретном месте, но не широко вокруг) можно назвать принципом локального земледелия, сохраняющего, в отличие от преимущественно химико-техногенного, экологические «оазисы» (лесополосы, ремизы, естественные пастбища, определенный состав сорняков, чистые и занятые пары и т.д.). Хотя при этой системе поля кажутся «запущенными», на самом деле она чрезвычайно эффективна. Во всяком случае такой подход позволяет избежать унификации агроландшафтов, сохранив их дизайно-эстетическую привлекательность и разнообразие. Третий принцип - Know our friends and enemies (знать своих друзей и врагов), в отличие от химико-техногенной системы интенсификации земледелия, строго следующей определенным инструкциям и руководствам, основывается на правиле «спроси растение», «спроси почву», т.е. оказывается более гибким и адаптированным к конкретным почвенно-климатическим и погодным условиям, а также сложившимся местным, в т.ч. этническим традициям. Во всех случаях эта система стремится максимально использовать «силы природы», в т.ч. сидераты, биологическую фиксацию атмосферного азота, структуры и механизмы биоценотической саморегуляции в агробиогеоценозах, агроэкосистемах и агроландшафтах и пр. Система IPM и органическое земледелие, основываясь на элементах традиционного сельского хозяйства, обеспечивают защиту агроценозов от болезней, вредителей и сорняков за счет:
- превентивных мер, в основе которых «здоровая почва», более «здоровые растения», «здоровый севооборот - здоровая экономика» и пр.;
- поэтапного подхода в борьбе с вредными видами, начиная с наименее токсичных препаратов и только в случаях крайней необходимости применения более сильных средств.
И все же, как уже отмечалось, альтернативные системы земледелия дают лишь малую часть сельскохозяйственной продукции (в пределах 3-10%), занимая площадь около 7 млн га. При этом большая часть органических ферм находится в Европе, Северной Америке и Австралии. Если в Европе на долю «органических» ферм приходится 10% площади сельхозугодий, то в США лишь 0,2%. В то же время, например, в США около половины супермаркетов торгует «органическими» продуктами, причем за последние 10 лет объем этих продаж вырос до 25%. В Японии доля органической сельхозпродукции уже составляет 20%. В целом фермеры более чем в 130 странах производят органическую сельхозпродукцию, и, хотя ее цена в среднем на 20% выше обычной, количество потребителей органической продукции во всем мире растет, а по определению международной торговой организации UNCTAD, «органические сельхозпродукты уже представляют крупный бизнес в глобальном супермаркете».