Борьба с сорняками

Видовое разнообразие сорняков в мире достигает более 30 тыс. видов травянистых растений. В нашей стране общее количество видов, которые есть и потенциально могут быть конкурентами для посевов культурных растений за факторы жизни, достигает более 1500.

В структуре засорения, особенно широкорядных посевов сельскохозяйственных культур, наиболее массовыми и надоедливыми являются однолетние виды сорняков из ботанической семьи Злаковые — Poaceae (Gramineae). Видовое разнообразие таких видов сорняков в конкретных посевах относительно невелико и состоит преимущественно из растений проса куриного, горошка мышиного,  овсюга обыкновенного и других.

Все названные виды растений сорняков распространяются и размножаются только семенами. Поэтому успешное их контролирование на пахотных землях, прежде всего, должно быть направлено на мероприятия, снижающие объемы запасов их семян в пахотном слое почвы. Среди таких мероприятий прежде всего следует упомянуть применение научно обоснованных севооборотов, что позволяет за ротацию культур (8-10 лет) снижать величину запасов семян сорняков в почве на 26-34%. При отсутствии севооборотов на полях такого снижения уровня потенциального засорения пахотного слоя почвы семенами сорняков не происходит, и это создает дополнительную нагрузку на другие меры их контроля в посевах.

Почему гербицид не подействовал 

В условиях интенсивного ведения земледелия фактически главной мерой контролирования сорняков в посевах сельскохозяйственных культур стало применение современных гербицидов. Среди большого разнообразия препаратов, способных проявлять биологическую активность на растения однолетних злаковых сорняков, надо назвать прежде всего препараты по классификации(WASSA) группы 1 (а), с селективного действия — ингибиторы ацетил-КоА карбоксилазы (АКК).

Гербициды с селективным механизмом действия называют грамминицидами. Фермент АКК выполняет немаловажную функцию в живых клетках в процессе биосинтеза жирных кислот. Биохимическое действие грамминицидов направлено на блокирование активности действия фермента ацетил-КоА-карбоксилазы в пластидах растений, в первую очередь в клетках меристемы.

Способность быть ингибиторами столь важного фермента (АКК) свойственна двум классам химических соединений: производным циклогександиона и производным арил-оксифеноксипропионовой кислоты (АОФПК). Действующие вещества таких гербицидов (АКК) в хлоропластах растений из ботанической семьи Злаковые ингибируют активность фермента, однако не оказывают влияния на тот же фермент в хлоропластах растений из ботанической семьи Бобовые — Fabaceae. В результате проведенных исследований было доказано существование двух типов ферментов АКК – прокариотического (гетеромерного) и эукариотического (гомомерного). Чувствительность к действию циклогександионов и производных АОФПК выявляет только эукариотический тип фермента. В митохондриях и хлоропластах растений, принадлежащих к ботаническому семейству Злаковые, имеется эукариотический тип фермента АКК. У растений класса двудольные-Dicotyledone есть ферменты АКК только прокариотического типа. Именно такая биохимическая особенность и определяет нечувствительность большинства представителей растений, относящихся к классу двудольных к действию грамминцидов.

В такой биохимической закономерности действия грамминицидов есть и некоторые исключения. Например, растения из ботанической семьи Гераниевые — Geraniaceae (класс Двудольные) в пластидах клеток имеют только чувствительный к действию грамминицидов тип фермента АКК. То есть такие растения чувствительны к действию грамминицидов.

Химические соединения, проявляющие действие как ингибиторы активности фермента АКК, существенно различаются между собой по уровню активности на разные виды растений из ботанической семьи Злаковые. Однолетние виды злаковых растений традиционно более чувствительны к действию грамминицидов, сравнивая с многолетними формами.

После нанесения рабочей жидкости с грамминицидами процессы роста злаковых растений останавливаются в течение первых двух суток. В течение 5–6 суток буреет точка роста, листовые пластинки растений теряют здоровую зеленую окраску (становятся красно-бурыми). Отмирание растений наступает на 7–10-е сутки после применения грамминицида.

Какие причины резистентности 

У читателя может возникнуть вопрос: зачем автор погружается в вопросы биохимии и физиологии растений, если производителю нужны только прикладные аспекты применения грамминицидов? Да и какие могут быть проблемы с подобными препаратами?

В первое десятилетие производственного применения граминицидов в посевах сельскохозяйственных культур никаких проблем действительно не возникало. Однако живая природа является очень лабильной: на любое препятствие существования форм жизни она быстро находит пути ее преодоления. А в перечне видов сорняков, имеющих резистентные популяции к действию граминицидов, есть практически все виды однолетних злаков.

В повестке дня становится вопрос понимания путей формирования резистентных популяций растений сорняков к действию гербицидов вообще и к действию грамминицидов конкретно. Доказано, что главной проблемой являются не сорняки и не гербициды, а мы сами и наши действия на пахотных землях. В своем желании получать еще больше аграрной продукции, аграрии пренебрегают всем, что им мешает на таком пути. Здесь и разрушение севооборотов, и чрезмерная концентрация посевов рыночно-привлекательных культур, максимальное упрощение и унификация технологий выращивания посевов. С экономической точки оценки в таких действиях аграриев есть своя логика. Однако такие действия игнорируют биологические законы природы и агрономии, вызывают проблемы, по которым сложно находить конструктивный выход. Формирование резистентных к действию гербицидов популяций многих видов сорняков – всего одно из последствий отношений человека и природы.

Страны ЕС решением Европарламента законодательно обязали аграриев своих стран постепенно снизить уровень химической нагрузки на пахотные земли вдвое, сравнивая с современным уровнем. Логичным становится практический вопрос: как обеспечить необходимый уровень защиты посевов от вредных организмов, в том числе и сорняков? Должны разрабатывать пути контроля сорняков в посевах, в которых потребность в гербицидах будет меньше современной или и вовсе ненужной.

Варианты преодоления проблемы 

Доказано, что ни один чудо-гербицид не способен на длительное время обеспечить надежное контролирование сорняков без изменений современных систем их использования. Вот классический пример: интенсивное применение в посевах препаратов на основе производных сульфонилмочевины приводит к формированию резистентных популяций сорняков уже после 5-10 лет их широкого применения. Следовательно, нужно постоянно и регулярно менять для защиты посевов гербициды с разными действующими веществами. Но такой путь оказался нереальным: разработка новых действующих веществ гербицидов – процесс очень сложный и затратный. За последние 10 лет на мировой рынок не было выведено ни одного гербицида с принципиально новым ДВ (все новое — это научные разработки, сделанные в предыдущий период).

Остается другой логический путь: чем менее интенсивное применение препаратов на конкретных полях с соответствующим ДВ, тем продолжительнее он способен успешно обеспечивать защиту посевов от сорняков. Однако на таком пути есть объективные помехи. Уменьшение видового разнообразия посевов сельхозкультур приводит к необходимости применять на тех же полях гербициды одного ДВ. Аграрии собственными руками, не желая того, проводят химический подбор растений сорняков и формируют на своих полях резистентные к их воздействию популяции. Наличие в ротации посевов культур, для защиты которых нужны гербициды с другими ДВ, существенно тормозят процессы формирования резистентных популяций сорняков.

В таких условиях применение гербицидов нужно существенно смещать современные акценты работы на пахотных землях. Аграриям рационально валовые сборы рыночной продукции формировать не путем максимального наращивания площадей посевов, а путем существенного повышения уровня урожайности соблюдением соответствующей научно обоснованной структуры площадей каждой культуры. Такой подход к аграрному производству применяют аграрии передовых аграрных стран. К примеру, в структуре посевов Франции под подсолнечником 4,7–5% площадей.

Проблемы, связанные с применением грамминицидов, могут быть решены также путем использования экологических систем защиты посевов. Это известные агротехнические меры контроля сорняков: междурядные культивации, окучивание и присыпание всходов сорняков, очищение площадей от многолетних видов сорняков, снижение потенциальных запасов семян сорняков в пахотном слое почвы и т.д.

Известны системы регулярного срезания (срыва) всходов сорняков в междурядьях посевов, которые по степени эффективности защитного действия не уступают действию гербицидов. Для их реализации на полях требуются специальные машины, оборудованные соответствующими рабочими роторами. Для выращивания широкорядных посевов овощных культур, особенно зеленых, перспективным является применение термического способа контроля всходов сорняков.

Следовательно, химический метод контроля сорняков сегодня подвергается проблемам, острота которых в будущем будет усиливаться. Для предотвращения быстрого формирования резистентных популяций сорняков к действию гербицидов следует использовать такие системы ведения земледелия, которые реально тормозят такие процессы. Перспективным является внедрение систем защиты посевов от сорняков, ограничивающих применение гербицидов или вовсе в них не нуждающихся.