Сокращение побочного влияния пестицидов на культуру

ВЛИЯНИЕ ПЕСТИЦИДОВ НА ОКРУЖАЮЩУЮ СРЕДУ

В современных условиях научные исследования по усовершенствованию санитарно-гигиенических параметров пестицидов, регламентов их применения приобретают все большую актуальность. Благодаря усилению внимания к этой проблеме токсичность пестицидов за последние годы значительно уменьшилась, улучшились и другие параметры препаратов. В результате инновационных разработок в сельскохозяйственном производстве стали доступны препараты, которые имеют пониженную токсичность для человека, безопасны для животных и быстро инактивируются в окружающей среде. Таким образом, продукция с повышенной токсичностью уступает менее опасным для окружающей среды пестицидам. Препараты упаковываются в тару, которая не допускает их высыпания и протекания, то есть является более герметичной и надежной, а также подвергается вторичной переработке или безопасной утилизации.

И все же из-за нарушения регламентов пестициды при применении проявляют фитотоксичность, что в результате приводит к нарушению физиологических процессов роста и развития растений и, следовательно, – к снижению количественных и качественных показателей урожайности сельскохозяйственных культур. При этом необходимо принимать во внимание и то, что при выращивании сельскохозяйственных культур возникают различные неблагоприятные побочные факторы, которые прямо или косвенно влияют на уровень процессов, происходящих в растении в период вегетации.

Вегетация растений сопровождается постоянным обменом веществ, химическими и физиологическими процессами, для которых требуются влага, свет, макро- и микроэлементы, питательная почва и т.д. Неблагоприятные побочные факторы изменяют метаболические процессы, обмен веществ, а также перераспределение и усвоение питательных веществ.

К таким побочным факторам относятся экстремальные температуры (как низкие, так и высокие), недостаток влаги (засуха), избыток воды в почве, чрезмерная засоленность почвы, низкая или чрезмерная освещенность, влияние фитопатогенов (микроорганизмов и грибов), ультрафиолетовая радиация, воздействие металлов, вызывающий у растения стресс.

Стрессом можно назвать общую неспецифическую адаптационную реакцию на действие любых неблагоприятных условий для развития растений. Ученые выделяют следующие основные группы факторов, вызывающих стресс: физические (недостаточная или избыточная влага, температура, механическое воздействие и т.п.), химические (гербициды, фунгициды, инсектициды, соли, газы), биологические (поражение болезнями и вредителями, конкуренция с другими растениями и др.). Растения культур подвержены многочисленным стрессам, негативное действие которых в значительной степени снижает показатели их продуктивности.

Современные исследования физиологии растений подтвердили тот факт, что защитные механизмы растений являются своеобразным химическим оружием против стресса. При этом «внутренний защитник» растения действует по следующей схеме:

1) распознает стресс;

2) ищет в «информационной базе» ДНК растения самые лучшие средства для выживания;

3) активизирует синтез специфических и неспецифических элементов стрессовой защиты, таких как энзимы-антиоксиданты, стрессовые белки, глютатионы, фенолы и другие антиоксиданты;

4) перемещает синтезированные стрессовые белки и вещества в проблемные зоны для преодоления стресса.

Чтобы задействовать защитные механизмы, растения должны сначала ощутить и распознать стресс (индуцированные механизмы защиты, которые хоть детерминированы генетически, но реализуются только во время действия стресса).

Например, у пшеницы из-за повышенной температуры почвы сокращается время прохождения IV–V этапов органогенеза, в результате уменьшается число колосков в колосе, что приводит к уменьшению урожайности культуры. В условиях дефицита влаги наблюдается увеличение биосинтеза и выделение этилена (гормона старости), что приводит к угнетению развития растений.

Как отмечалось выше, одним из факторов, вызывающих стресс у растения, является химический, то есть пестицидный стресс. Стрессовый эффект проявляется в виде фитотоксичности, что приводит к замедлению роста, снижению всхожести, скручиванию листьев, восприимчивости к поражению болезнями или предотвращению их развития и т.д. Учитывая, что после этого требуется время для восстановления нормального метаболизма клеток растения, внесение пестицидов с соблюдением регламента становится неотъемлемым и решающим условием при их использовании.

При применении пестицидов с целью получения наивысшей их эффективности необходимо учитывать такие факторы, как негативное влияние испарения, дефицит насыщения и относительная влажность воздуха для формирования капель разных размеров, а также физиология растений. Так, знание указанных механизмов обезопасит растения от химического стресса, связанного с внесением гербицидов, растворенных в малом количестве воды (особенно это касается послевсходовых гербицидов).

Следует отметить, что для получения максимальной эффективности гербицидов относительная влажность воздуха при их внесении не должна превышать 55 процентов. При таких условиях поверхность листа будет увлажнена, и в то же время испарение разбрызганных капель останется низким. Также следует учитывать, что эффективность большинства пестицидов зависит от степени гидратации листовой ткани и активности движения веществ в растении, определяющих поступление и действие химических препаратов внутри растения. Гидратация листьев и активность движения веществ в растении в свою очередь зависят от содержания воды в почве.

Во избежание непродуктивных потерь пестицидов скорость ветра во время опрыскивания должна быть меньше 6 км/ч. Скорость ветра около 8–10 км/ч может привести к потере 30% активного вещества препарата.

Установлено, что потери инсектицидов в редких случаях могут превышать 99%. Другими словами, только около одного процента внесенного инсектицида будет направлено на ограничение численности вредителей. Эффективность таких препаратов снижается в результате испарения и сноса препарата под действием ветра (30%), попадания мимо целевого объекта (25%), а также попадания на растения (40%) и в результате других факторов (4%).

К числу важных факторов, влияющих на уровень потерь, эффективность средств защиты растений и их фитотоксичности, относится время суток, когда колебания относительной влажности и температуры воздуха максимально благоприятны для внесения препаратов. В период, когда относительная влажность воздуха низкая, а температура высокая, происходит интенсивное испарение, что приводит к значительному понижению массы капель; в таком случае они легко сносятся под воздействием ветра, и в результате препарат не попадает на целевой объект. Необходимо иметь в виду, что поверхность листа и капли имеют одинаковый электрический заряд, только с разным электрическим потенциалом. Из-за таких физических свойств капли рабочего раствора и листовая поверхность подвержены взаимному отталкиванию. Эта электрическая сила может компенсироваться только кинетической энергией капель, пропорциональной их скорости и массе.

Климатические условия зависят от региона, времени суток, времени года и общего состояния погоды. Как правило, оптимальным периодом для внесения пестицидов является промежуток времени между 21:00 и 10:00. Соответственно, не рекомендуется применять пестициды в промежуток времени с 10:00 до 20:00. Следует избегать внесения средств защиты растений во второй половине дня, поскольку в этот период риск потери препаратов из-за испарения особенно высок.

Одним из главных факторов, влияющих на эффективность пестицидов, является качество воды. Для приготовления рабочего раствора необходимо использовать чистую воду, например, артезианскую. Вода с примесями глины, органических веществ и солей и т.п. содержит большое количество взвешенных частиц, под действием которых сокращается полупериод дезактивации гербицидов (время, необходимое для дезактивации 50% продукта), активные вещества которых, например паракват и глифосат, абсорбируются глиной.

Повышенное содержание солей в воде обуславливает ее жесткость. Чрезвычайная жесткость связана с содержанием бикарбонатов, сульфатов, хлоридов и нитратов кальция и магния. В растворах часть растворимых веществ распадается на ионы, которые остаются свободными для соединения с другими имеющимися в растворе ионами. Например, ионы активного ингредиента 2,4-Д могут соединяться с ионами кальция и магния, провоцируя агглютинацию частиц и выпадение осадка на дно резервуара, что приводит к засорению фильтров и наконечников, снижению концентрации активного вещества в растворе и повышению вероятности фитотоксичности у культур, которые опрыскиваются. Снижение жесткости можно достичь в результате добавления различных средств, например сульфата аммония, сульфата двухвалентного и трехвалентного железа и др., которые вступают в реакцию со щелочными компонентами,

Результаты исследований доказывают, что при добавлении в воду 1-2% сульфата аммония до растворения в ней пестицидов растет эффективность активных веществ. Повышение свойств средств защиты растений наблюдается также при добавлении аммония (NH ₄ ) и серы, способствующих абсорбции препаратов растениями культуры. В то же время использование указанных вспомогательных веществ, обычно сопровождающееся добавлением поверхностно-активных веществ (ПАВ), требует осторожности, в частности, необходимо учитывать совместимость препаратов с сульфатом аммония.

Современные технологии внесения пестицидов подразумевают четкое соблюдение рекомендаций по их применению. Да, необходимо знать уровень рН и жесткость воды, используемой для приготовления рабочего раствора; при необходимости эти характеристики можно корректировать согласно рекомендациям производителей для достижения максимальной эффективности при контроле вредителей, болезней и сорняков.

Это особенно актуально для зон, где уровень рН воды в каждом регионе отличается, вода в отдельных областях имеет повышенный уровень минерализации, а ее рН может быть щелочным и достигать 9. Многие фитосанитарные продукты уменьшают гидролитический полупериод действия, когда смешиваются со щелочной водой.

Данные исследований свидетельствуют, что эффективность некоторых гербицидов и пиретроидных инсектицидов возрастает, если их растворяют в воде с уровнем рН, близким к 4. Гербицид глифосат сохраняет наибольшую эффективность при рН 3,5.

Таким образом, каждый пестицид имеет свои специфические характеристики, за счет которых достигается его максимальная техническая эффективность. Одним из важнейших показателей является уровень рН, который следует учитывать для получения максимального эффекта от внесения препаратов и ограничения их фитотоксического действия.

Вместе с тем каждый химический препарат по-разному влияет на культуры. Так, из-за своих биологических особенностей кукуруза испытывает временное влияние от любого гербицида. Это влияние проявляется в сгибании листьев, их сокращении, «гофрировании», задержке роста растений. В отдельных случаях и при определенных условиях (холодная погода с ночными заморозками, недостаточная глубина посева, сильный ливень после применения, например препарата Мерлин) можно наблюдать частичное изменение цвета нижних листьев кукурузы (эффект «хамелеона»). Однако уже через 1–2 недели это явление исчезает и не влияет на дальнейший рост, развитие растений и конечную урожайность кукурузы. Этот препарат в дальнейшем не вредит следующим культурам севооборота. Гербицид можно использовать в баковых смесях с большинством гербицидов, фунгицидов и инсектицидов, применяемых на кукурузе, в частности, с гербицидами.

Защита посевов от неблагоприятных факторов является одним из важнейших направлений в сельскохозяйственном производстве. Наряду с выведением новых засухоустойчивых сортов большая роль отводится агротехнологиям и эффективным препаратам, формирующим адаптационные качества растения. Так, адаптации растений к стрессу способствуют гуматы – природные органические вещества, образующиеся в почве в виде водорастворимых солей гуминовых кислот. На сегодняшний день гуматы занимают, наравне с пестицидами, важное место в агротехнологии выращивания, поскольку именно благодаря их особому воздействию на растения стрессовые факторы существенно нивелируются. Гуминовые кислоты, содержащие целый комплекс полезных веществ, могут использоваться в технологии выращивания различных сельскохозяйственных культур, что будет способствовать их сохранению и увеличению продуктивности.