Сорняки против гербицидов

Несмотря на соблюдение рекомендованных норм, внесение многих гербицидов (как почвенных, так и страховых) не всегда обеспечивает ожидаемого положительного результата: на полях массово отрастают сорняки, причиняя вред сельскохозяйственным растениям и приводя к дополнительным материальным затратам, направленным на преодоление засоренности механическими и химическими способами.

Среди основных причин неудовлетворительного действия гербицидов рассмотрим традиционные ошибки агрономов, а также возможные форс-мажорные обстоятельства.

Несвоевременное внесение

Итак, наиболее распространенной технологической ошибкой является несвоевременное внесение препаратов. Известно, что наивысшую агрономическую эффективность большинство зарегистрированных гербицидов проявляют при диапазоне положительных температур воздуха от +10 до + 25 °С, то есть при температурном оптимуме для нормального роста и развития большинства растений. При температуре, отличающейся от оптимальных, в растениях существенно замедляются процессы метаболизма, что приводит к значительному уменьшению усвояемости химических соединений из внешней среды. Многие агрономы полагаются на свой опыт и ориентируются традиционными календарными сроками внесения препаратов, не замечая особенностей погодных условий, которые могут существенно отличаться от средних многолетних показателей.

Во-вторых, почвенные гербициды нередко вносят на полях со значительным количеством растительных остатков, а также на невыравненных полях с крупной структурой, что в значительной степени затрудняет впитывающую способность химических соединений, а следовательно, снижает их эффективность.

В-третьих, ошибочным является уменьшение количества рабочего раствора с рекомендованных 200–300 до 100–150 л/га и менее, что приводит к уменьшению контакта листовой поверхности растений с действующими веществами гербицидов.

В-четвертых, послевсходовые гербициды часто вносят в неподходящие фазы роста и развития сорняков. Физиологической основой высокой усвояемости молодыми растениями химических соединений (в том числе и гербицидов) является характерный для них повышенный уровень клеточного обмена. Ткани молодых растений более обводнены, и соотношение свободной и связанной воды в них меньше, чем у старых растений. Такое состояние воды в молодых растениях приводит в них развитие физиолого-биохимических процессов на высшем уровне по сравнению со старыми растениями. Прямым доказательством этого является повышенная у молодых растений интенсивность дыхания в теплый период, большее содержание органических кислот и повышенный биосинтез белковых и других высокомолекулярных веществ.

Известно, что для получения максимальной эффективности внесение гербицидов должно происходить в ранние фазы роста и развития сорняков, в частности для однолетних двудольных видов – от фазы семядолей до 3 листьев, для многолетних – в начале отрастания зеленой поверхности, для злаковых – по высоте растений до 5 см и т.д. Агрономы традиционно ждут появления как можно большего количества сорняков, а уже после того вносят гербициды, чтобы обработать как можно больший экран. Однако при таких условиях первая волна сорняков перерастает, а следовательно, и снижается эффективность препаратов против нее. Кроме того, иногда погодные условия приводят к нескольким волнам массового отрастания сорняков, а следовательно, разовая гербицидная обработка была малоэффективной. Также как по классической технологии защиты растений, так и по технологии Сlearfield, химическая защита растений от сорняков должна включать как минимум два этапа: применение гербицидов сплошного действия (глифосатов) к всходам культуры, что обеспечивает уничтожение наиболее массовой и опасной первой волны сорняков, а уже после того, как происходит отрастание второй волны, применяются после всходов гербициды выборочного действия, гарантирующие максимальный гербицидный эффект.

Хозяйства, которые придерживаются этих рекомендаций, к началу-середине лета имеют чистые поля, а те, кто решил экономить и возлагают надежду только на одноразовую обработку гербицидами выборочного действия, имеют проблемы с засоренностью.

Утолщение клеточных мембран

Кроме упомянутых причин значительное количество хозяйств имеют претензии относительно эффективности отдельных групп гербицидов, в частности содержащих действующие вещества имазамокс, имазапир и другие, которые вносят в регламентированные сроки с рекомендованными нормами. Несмотря на частичную или полную гибель отдельных видов сорняков, после внесения этих гербицидов происходит отрастание таких видов, как лебеда белая, амброзия полыннолистая, осот розовый(бодяк полевой). Причем такая нелестная картина наблюдается как при внесение новых, так и хорошо известных и проверенных препаратов, эффективность которых в предыдущие годы не вызывала сомнений.

Ученые определили причины недостаточной эффективности гербицидов (в частности, на основе имазамокса и имазапира) против отдельных видов сорняков. Для обоснования этих причин и их последствий остановимся на некоторых физиологических процессах, происходящих в растениях и от которых напрямую зависит эффективность тех или иных препаратов.

Растительную клетку можно рассматривать как систему мембран, избирательно регулирующих проникновение и выход веществ, создающих так называемые компартменты (отсеки), обеспечивающие многогранный метаболизм и возможность осуществления диаметрально противоположных процессов. В мембранах содержится ряд ферментов, образующих единый ферментативный ансамбль, создавая условия среды, определяя их активность и направленность. Состояние мембран регулирует водный режим всей клетки. Плазматические мембраны тесно связаны с внутриклеточными мембранами эндоплазматической сетки, участвуют в межклеточном взаимодействии. Сложный комплекс плазматических мембран с включением ферментативных систем обеспечивает восприятие, преобразование и передачу клетке сигналов из внешней среды. Таким образом, от толщины, химического состава и функциональности клеточных мембран зависит проницаемость химических препаратов из внешней среды и их перемещение в органы растений. К тому же у разных видов растений функциональность клеточных мембран в зависимости от влияния внешних факторов значительно различается.

В условиях резких и длительных колебания температуры воздуха, происходит значительное утолщение клеточных мембран у отдельных видов растений, что в значительной степени препятствует попаданию химических соединений в растение и замедляет участие этих соединений в метаболизме.
Стрессы и закаливание

Кроме того, для прохождения различных этапов онтогенеза растениям требуется неодинаковый температурный режим. По влиянию на растения естественный температурный режим распределяют на три зоны: фоновая (самая благоприятная для роста и развития), зона закаливания и зона повреждения. Для большинства растений диапазон фоновой температуры колеблется от +15 до +28 °С, а при температуре ниже +10 °С происходит процесс закалки.

Закаливание до холода начинает происходить еще до всходов растения, во время воздействия на набухшие или проросшие семена пониженной температуры или ее значительные колебания. Доходная закалка растений (непрерывная или с перерывами) влияет на активность ферментов, изменение интенсивности газообмена, содержание моносахаридов и растворимых форм азота.

Каждая стадия роста и развития растений характеризуется определенной величиной физиологического нуля, то есть температурой, ниже которой прекращается онтогенез и происходит ингибирование (торможение) развития растений. Ингибиция также в некоторой степени обусловлена уменьшением образования физиологически активных веществ. Для того чтобы снять ингибицию развития, растениям нужен температурный режим выше физиологического ноля, к тому же на срок, продолжительность которого зависит от глубины ингибиции.

В случае наступления физиологического нуля (менее +10 °С) в растениях прекращается деление клеток и производится механизм резистентности или устойчивости к воздействию низких температур и пестицидов. По сути, низкие температуры увеличивают время подготовки клеток к разделению и продолжительность самого митоза. Более быстрому выходу растений из стрессового состояния способствует внесение в этот период регуляторов роста и развития растений на основе аминокислот, фитогормонов и янтарной кислоты.

Процесс адаптации растений к действию низких температур (закалки) состоит из двух фаз: фазы появления защитных реакций (непосредственное действие холода) и фазы реализации образовавшихся изменений (после действия), благодаря которой возникают более приспособленные структуры и процессы.

Результатами многих исследований установлено, что длительное охлаждение вегетирующих растений существенно изменяет ход физиологических процессов: происходит снижение интенсивности дыхания, уменьшается содержание белкового азота с одновременным увеличением азота аминокислот, что указывает на распад белковых веществ клетки, уменьшается содержание хлорофиллина (хлорофилл в комплексе с белком). Значительные изменения происходят и в водном режиме растений: уменьшается содержание коллоидно-связанной воды, снижается водоудерживающая способность тканей листьев, то есть происходит обезвоживание растений.

В период после закаливания происходит обратный ход процессов: интенсивность дыхания растений значительно превышает норму, увеличивается синтетическая способность организма, в частности, через сутки после охлаждения повышается содержание хлорофиллина и количество белковых веществ в листе, а повторно синтезированный белок имеет другие, чем до охлаждения, свойства.

Таким образом, весенние перепады температуры воздуха и почвы, а также наличие длительного холодного периода способствуют закаливанию растений и образованию механизмов их резистентности к химическим соединениям, в том числе гербицидам. Закаливание растений, также и сорняков, приводит к изменениям водного режима, содержанию сухих веществ, подвижным азотистым и углеродным соединениям, кислотности клеточного сока, его электропроводности.

Из трудов отечественных и зарубежных физиологов и биологов известно, что при закаливании в растениях происходит обезвоживание, нарушается структура протоплазмы, повышается концентрация клеточного сока, меняется расстояние между макромолекулами, изменяются состояние митохондриального аппарата и процессы энергообмена, аэробное дыхание веществ.

Чтобы выдержать зимой все неблагоприятные условия, растение должно перейти из активного роста в качественно иное состояние, которое получило название «закаленного». То есть подготовка к зиме является комплексом многих сложных биохимических процессов, объединенных одним общим термином «закалка растений». Аномально холодная погода влечет за собой физиологические изменения, которые обычно происходят в растениях только перед вхождением в зиму. Закалке сорняков способствует сухая погода в течение 15 суток и более с температурой днем +10…+17 °С и понижением ночью до 0…+8 °С. Чем продолжительнее колебание от повышенных температур до пониженных и наоборот, тем лучше происходит процесс закалки у растений и тем более устойчивыми к гербицидам становятся сорняки.

Образование воскового налета

Кроме процессов закаливания и утолщения клеточных мембран при перепадах температуры и дефиците влаги, отдельные виды растений создают дополнительные механизмы защиты от неблагоприятных факторов окружающей среды. Так, высокой резистентности к гербицидам у одного из самых распространенных сорняков— лебеды белой способствуют физиологические изменения, которые заключаются в образовании дополнительных слоев полых защитных клеток на поверхности листа (так называемого воскового налета). В засушливый период (середина мая) с существенными колебаниями температуры воздуха в ночные и дневные часы на поверхности листа лебеды образовывается толстый слой полых защитных клеток, который утолщается по мере роста растения и оказывает значительное препятствие для проникновения химических соединений. Внесение в этот период гербицидов (исследовали препараты на основе имазамокса и имазапира) является неэффективным: несмотря на некоторое угнетение в первые дни после внесения, в дальнейшем происходит возобновление вегетации лебеды.

В теплый и увлажненный период (конец июня), при котором не происходит существенных колебаний температуры воздуха в ночные и дневные часы, защитный слой на листе лебеды не образовывается, а применение в этот период гербицидов способствует угнетению, а впоследствии и полному уничтожению указанного сорняка.

Выводы и советы

Итак, на основе многолетних научных данных и проведенных исследований приходим к выводу, что недостаточная эффективность некоторых гербицидов против отдельных видов сорняков (в частности, лебеды белой) обусловлена неудовлетворительными погодными условиями, способствовавшими закаливанию растений в течение апреля-мая и образованию разных механизмов их устойчивости к факторам внешнего воздействия.

Во избежание таких ситуаций, планируя внесение гербицидов, кроме общеизвестных правил агрономам следует обязательно учитывать погодные условия периода как до, так и во время опрыскивания, а также агрометеорологический прогноз на несколько дней вперед.