ПРИМЕНЕНИЕ ХИМИЧЕСКИХ СРЕДСТВ ЗАЩИТЫ РАСТЕНИЙ

Уже более 100 лет химические средства защиты растений играют важную роль в защите урожая сельскохозяйственных культур от вредных организмов. Необходимость использования средств защиты достаточно очевидна, если учесть, что потери урожая могут составлять от 23,9 до 46,4%.

По разным оценкам в мире насчитывается более 1000 химических соединений, на основе которых выпускают десятки тысяч препаративных форм пестицидов.

Основные средства защиты, использующиеся в сельском хозяйстве против вредителей, болезней и сорняков - инсектициды, фунгициды и гербициды.

При обработке растений создаются концентрации, способные
уничтожить вредителей, но они могут быть опасными для живой природы и здоровья людей. Мировая практика применения пестицидов свидетельствует о том, что они несут в себе потенциальную опасность. Нетоксичных для человека пестицидов нет.

Пестициды отличаются способностью уничтожать живое, следовательно, они обладают биологической активностью и могут вызывать нарушения жизнедеятельности не только тех живых организмов, против которых их применяют, но и других, в том числе теплокровных животных и человека.

Процесс воздействия используемых пестицидов подчиняется следующей схеме: пестициды - вся экосистема. Рис. 11.10

В экосистеме могут наблюдаться следующие экологические воздействия:

демоэкологические:

высокая токсичность - непосредственные токсические воздействия;

хроническая интоксикация –

вторичное отравление (трофические цепи);

снижение биотического потенциала;

биоценотические:

исчезновение видов, служащих пищей;

исчезновение видов - хозяев (среды обитания);

исчезновение конкурирующих видов;

исчезновение хищников и паразитов;

появление резистентных популяций вредителей.

Систематическое применение пестицидов является прямым воздействием на биоценозы и ведет к частичному уничтожению насекомых-опылителей, муравьев, отрицательно влияет на рыб, водных беспозвоночных и птиц, наблюдается побочное влияние на животных и человека. Возрастает вероятность отдаленных последствий, связанных с патологическим и генетическим действием ряда препаратов на биоту. Остаточные количества пестицидов аккумулируются и биоконцентрируются в пищевых (трофических) цепях рис. В процессе биоаккумуляции происходит многократное (до сотен тысяч раз) повышение концентрации пестицида по мере продвижения его по пищевым цепям. Рис.

Накопление токсикантов в водной пищевой цепи	Тысячекратное повышение концентрации ДДТ в пищевой цепи

Имеет место вынос остаточных количеств пестицидов за пределы обрабатываемой территории рис. 11.6.

Происходящие изменения приводят к снижению биотического потенциала и нарушению биологического равновесия, что может внести резкий диссонанс в биосферные процессы.

Серьезную экологическую проблему представляют не только пестициды и их метаболиты, но и присутствующие в них примеси. Например, в препаративной форме карбофоса содержатся примеси, значительно более токсичные, чем действующее вещество инсектицида. Они образуются в процессе производства препарата и при его хранении. Если ЛД₅₀ чистого продукта для крыс составляет 12500 мг/кг, то для изомеров-примесей эта доза колеблется в интервале 26-120 мг/кг. За период семилетнего хранения в одной из проб карбофоса образовалось 8,4% изокарбофоса, ЛД₅₀ которого составляет 120 мг/кг. Среди примесей встречаются соединения, относящиеся к группе повышенной токсичности. Их токсичное действие проявляется при очень низких концентрациях, от 20 до 70 мкг/кг. К ним относятся диоксины. Токсичность диоксина в 1000 раз превышает токсичность высокоопасных пестицидных препаратов. Опасность диоксина как экотоксиканта усиливается его высоким кумулятивным свойством. Он обладает повышенной персистентностью: с компонентами почвы образует прочные комплексы и, так как слаборастворим в воде, сохраняется в почве довольно долго, до 10-12 лег, в зависимости от погодных условий. В пестицидных препаратах в качестве инертных ингредиентов обнаруживаются четыреххлористый углерод, бензол, хлорбензол, толуол и другие соединения, также способные оказывать на человека токсичное действие.

Роль почвенной фауны (дождевые черви, клещи, ногохвостки и др., а также землеройки, кроты) в минерализации растительных остатков и повышении почвенного плодородия общеизвестна. Последействия пестицидов для зоокомплекса пахотных земель неодинаковы. Чаще всего препараты действуют как ингибиторы, но нередки случаи, когда наблюдается и стимулирующий эффект. Это, прежде всего, обусловлено различной токсичностью препаратов. Кроме того, отдельные группы и виды организмов отличаются по чувствительности к одному и тому же препарату. Установлено, что дождевые черви и членистоногие способны накапливать персистентные (с сохранением биологической активности) пестициды в организме в довольно значительных количествах (живые ампулы с ядом).

На пестицид, поступивший в почву, оказывают влияние физико-химические и биологические свойства почвы, а также применение удобрений, химических мелиорантов, других пестицидов, используемых параллельно. Минеральные удобрения и вещества гуминовой природы способствуют ускорению детоксикации многих пестицидов. Из всех групп пестицидов наиболее легко разлагаются гербициды, с наименьшей скоростью - фунгициды. Большинство микроорганизмов почвы с различной скоростью разлагают органические пестициды, используя их как источник углерода, однако в ряде случаев высокие концентрации пестицидов угнетают жизнедеятельность почвенной микрофлоры, но с течением времени происходит разрушение препарата микроорганизмами.

Влияние пестицидов на микрофлору существенно зависит и от вида применяемого препарата. Наиболее чувствительны к пестицидам микроводоросли, нитрификаторы, азотфиксаторы, деструкторы целлюлозы, симбионты. Эти организмы можно рассматривать как биоиндикаторы на загрязнение среды пестицидами различной химической структуры. Воздействие пестицидов на почвенную микробиоту не всегда негативно. Иногда она стимулируется за счет поступления в почву органических остатков в результате массовой гибели сорняков после применения гербицида.

Характеризуя возможные ситуации, связанные с применением пестицидов следует помнить, что есть возможность отрицательно повлиять на обитателей почв, от которых зависит почвенное плодородие. Известны случаи, когда в результате чрезмерной химической нагрузки на почву номинирующее положение в ней стали занимать фитопатогенные микроорганизмы. При интенсивном использовании пестицидов отмечается стерилизация почвы, например, в некоторых районах Индии и Индонезии при выращивании сахарного тростника. Установлено, что если микробиологическая деятельность (численность и видовой состав) восстанавливается в течение 60 суток после воздействия, то реакция микробоценоза считается обратимой. Если же ингибирование определенных форм микроорганизмов не менее чем на 50% сохраняется до конца вегетационного периода, реакция считается необратимой. Необратимый характер вызывают часто не сами пестициды, а продукты их разложения. Например, инсектицид карбатион разлагается в почве в течение одного месяца, а его негативное действие на грибы и процесс нитрификации сохраняется до трех месяцев.

По мнению большинства исследователей серьезных нарушений почвенной микрофлоры под влиянием пестицидов не происходит. Из имеющихся на мировом рынке в настоящее время пестицидов 60% практически не оказывают отрицательного действия на микробиоту, если их применение осуществляется без нарушения регламента. Из остальных пестицидов 90% подавляют деятельность почвенной биоты в течение не более 30 дней, и только 1% — в течение более 60 дней. Однако имеется и другая точка зрения, согласно которой последствия применения пестицидов характеризуются выпадением наиболее чувствительных видов. Опасные нарушения равновесия микробных сообществ возникают из-за высоких концентраций пестицидов вследствие нарушения регламента применения и многократного повторного использования одного или близких классов препаратов на одной и той же площади.

В условиях современного земледелия с применением средств химизации нарушается естественная среда обитания насекомых-опылителей, численность которых резко сокращается. Применение эффективных гербицидов и инсектицидов в лесах и на сельскохозяйственных угодьях резко уменьшило количество медоносных растений как культурных, так и диких, а также заменило медоносные растения на немедоносы. Рис. 11.9

Наблюдения за пчелами показывают, что их потери очень значительны. Причем доказано, что гибель насекомых резко возросла не только из-за непосредственного отравления пестицидами, но и потому, что пчелы, прилетевшие с участков, на которых проводилась обработка химическими средствами, имели чуждый запах и изгонялись из ульев. Так, при авиаобработках посевов пестицидами погибает до 10-20% пчелиных семей, живущих на этих территориях. При обследовании погибших от пестицидов пчелиных семей было установлено, что гибнут в основ­ном большие и крепкие семьи, так как для создания больших запасов меда на холодное время года пчелам необходимо «посещать» большое количество растений и летать на большие расстояния. Несмотря на разнообразные меры по предотвращению отравления, потери от гибели и косвенного урона продолжают расти. При отравлении пчел наиболее общим симптомом является появление в улье больных и мертвых особей. Но кроме смертности при отравлении обычный симптом — агрессивность. Когда пчелы гибнут, рабочие особи почти всегда становятся «кусачимы». При содержании пчелиных семей на кормах, собранных с обработанных медоносных культур, как правило, наблюдается хроническое отравление пчел, ведущее к резкому ослаблению силы семей и к повышенной восприимчивости к различным болезням. При естественном заносе пчелами в мед с обработанных цветущих медоносов, например, донника, он сохраняется в меде более десяти месяцев хранения независимо от температуры.

Систематическое применение пестицидов является прямым воздействием на биоценозы и ведет к частичному уничтожению энтомофагов в том числе. Гибель полезных насекомых наиболее заметна при использовании инсектицидов в лесах и садах, т.к. здесь эти насекомые представлены большим количеством видов и играют важную роль в регулировании численности популяции вредителя.

Численность энтомофагов после обработок восстанавливается медленно, в связи с гибелью биологических объектов, на которых они могли бы накапливаться. Опасность уничтожения популяций полезных насекомых при химической обработке больших массивов значительно больше, чем при обработке небольших площадей, где замена погибших особей возможна за счет переселения с соседних участков. Большое значение имеют и сроки обработки. Степень влияния инсектицидов на энтомофагов зависит от расхода пестицида, продолжительности действия препарата, его формы, времени применения и вида обработки (сплошная или частичная).

Предотвращения массовых размножений вредителей после применения пестицидов и сохранения энтомофагов можно достигнуть разными путями. Целесообразность применения химических средств борьбы должна основываться на тщательном обследовании посевов и насаждений и своевременном прогнозе. Оптимальным сроком проведения обработок следует считать период, когда энтомофаги находятся в малоактивном состоянии или в местах, недоступных для контакта с пестицидом. С целях уменьшения токсичного действия пестицидов на нецелевую биоту следует заменять сплошные обработки краевыми или полосными, использовать препараты селективного действия, соблюдать регламенты применения.

Будучи биологически активными веществами, стойкие пестициды могут отрицательно влиять не только на беспозвоночных, против которых они в основном и применяются, но и на теплокровных животных.

Птицы могут погибать при склевывании протравленных семян в результате небрежного и халатного обращения с ними или отравленных насекомых. В случае загрязнения окружающей среды остатками пестицидов могут погибнуть в первую очередь рыбоядные и хищные птицы, располагающиеся в конце пищевых цепей. При химической защите растений животные подвергаются опасности в результате отравления их пищи или непосредственно от действия пестицидов. Часто после применения пестицидов наблюдается миграция животных с обработанных участков.

Факт отрицательного воздействия пестицидов на позвоночных животных в настоящее время не вызывает сомнений. Кроме непосредственного уничтожения животных, яды приводят к хроническому отравлению, что проявляется в потере веса, снижении оплодотворяемости, уменьшения количества яиц в кладке, физиологических изменениях крови. Ряд пестицидов в дозах, применяемых на практике, сразу после обработки не вызывает массовой гибели птиц и млекопитающих. Казалось бы, нет оснований считать, что СЗР могут стать причиной сокращения численности полезной фауны. Однако хорошее внешнее состояние животного, получающего сублетальные дозы препарата, еще не доказывает, что длительное воздействие хим. вещества безразлично для его здоровья

В организм теплокровных пестициды могут попадать различными путями: при непосредственной работе (в период хранения и применения); с пищей, содержащей остатки пестицидов; с водой из загрязненных водоемов; с загрязненным воздухом. Проникнув в организм, пестициды быстро распределяются в нем, избирательно накапливаясь в отдельных органах тела, в жировой ткани. В первую очередь и в больших количествах пестициды накапливаются в печени, почках, легких, сердце. Большинство из них в небольших количествах проникают в мозг. В местах накопления пестициды подвергаются метаболизму, что приводит к активации или дезактивации действующего вещества.

Токсические вещества и их метаболиты могут выделяться всеми органами, обладающими внешнесекреторной функцией. Одни из них выводятся из организма за несколько часов, другие — за несколько суток. Очень стойкие химические вещества могут циркулировать в организме месяцами. Большинство из них выделяется через почки с мочой. Труднорастворимые в воде вещества выделяются в основном через печень с желчью в кишечник; летучие вещества — через легкие с выдыхаемым воздухом. Особое внимание следует уделять пестицидам, способным выделяться из организма с грудным молоком у животных и с яйцом у птиц, поскольку это создает угрозу потомству.

Пестициды могут вызывать острые и хронические отравления, поражая органы и системы, нарушая процессы обмена веществ, усугубляя течение имеющихся ранее заболеваний. Отравления пестицидами могут быть профессиональными и бытовыми. Профессиональные отравления отмечались среди лиц, готовящих рабочие составы пестицидов или обрабатывающих сады, поля, протравливающих семена. Отравления происходили при случайном разбрызгивании пестицидов при ремонте аппаратуры, питье воды, приеме пищи и курении во время работы с ними. Отмечены случаи интоксикации при уходе за растениями (прополка, обрезка и т. д.) вскоре после применения пестицидов. В большинстве случаев причиной профессиональных отравлений было проведение работ без необходимых индивидуальных средств защиты.

В целях профилактики профессиональных отравлений следует строго выполнять правила работы, хранения и транспортировки пестицидов, правильно использовать подобранные индивидуальные средства защиты, соблюдать установленные сроки выхода на обработанные поля.

Отравления лиц, не имеющих непосредственного отношения к работе с пестицидами, относят к бытовым. Значительная их часть связана с небрежным хранением препаратов. Очень опасно использовать тару из-под пестицидов в качестве емкости для пищевых продуктов. Нередки случаи отравления при неумелом использовании пестицидов для борьбы с синантропными (сопровождающими человека в быту) насекомыми. Для профилактики бытовых отравлений необходимы строгий контроль применения, хранения и транспортировки препаратов, устранение путей загрязнения внешней среды.

Особое значение имеет защита теплокровных животных от отравления. Это важно не только для сохранения полезных животных, но и для исключения возможного источника поступления ядов в организм человека с продуктами животного происхождения.

По токсичности для человека и теплокровных животных пестициды делятся на:

- сильнодействующие – ЛД₅₀ до 50 мг/кг живой массы (бромистый метил);

- высокотоксичные - ЛД₅₀ до 200 мг/кг живой массы (базудин и др.);

- среднетоксичные - ЛД₅₀ до 1000 мг/кг живой массы (медный купорос и др.);

- малотоксичные - ЛД₅₀ более 1000 мг/кг живой массы (бордоская жидкость, витавакс и др.).

Наряду с приведенной классификацией пестицидов по токсичности существует их комплексная гигиеническая классификация, которая основана на учете всех реальных проявлений опасности пестицида (степень летучести, кумуляция, стойкость во внешней среде, возможность проявления отдаленных последствий для биоты и человека и т.д.). Класс опасности препарата в данном случае определяется на основании лимитирующего критерия, т.е. того отрицательного свойства пестицида, от которого в первую очередь может зависеть возможность возникновения нежелательных последствий.

По степени комплексного воздействия на организм пестициды подразделяются на 4 класса:

I- чрезвычайно опасные;

II – высокоопасные;

III – умеренно опасные;

IV – малоопасные.

Разработана шкала экотоксикологической оценки пестицидов, включающая систему критериев, среди которых:

- токсико-гигиенические – оценка по нормативам, воздействие на органолептические свойства, летучесть (упругость паров), токсичность для теплокровных животных и человека (ЛД₅₀, мг/кг), а также способность к кумуляции в их организме (коэффициент бионакопления);

- эколого-агрохимические – персистентность в почве (месс), миграция по почвенному профилю (см), транслокация в культурные растения, фитотоксическое действие через почву, реакция на действие инсоляции;

- экотоксикологические – коэффициент избирательности действия.

В соответствии с оценочными баллами (баллы опасности), адекватными каждому из критериев, можно получить экотоксикологический индекс.

Существует 4 главных направлений в повышении безопасности химического метода защиты растений:

- совершенствование ассортимента препаратов с целью уменьшения их токсичности для человека и полезных животных, снижения персистентности, повышения избирательности действия;

- использование оптимальных способов применения пестицидов, таких как предпосевная обработка семян, искореняющие ранневесенние и позднеосенние обработки в саду, ленточные или полосные обработки, использование гранулированных препаратов;

- оптимизация использования пестицидов с учетом экономической целесообразности и необходимости их применения (с учетом ЭПВ для каждого вида вредителя);

- строжайшая регламентация использования пестицидов в с/х и других отраслях на основе всестороннего изучения их санитарно-гигиенических характеристик и условий обеспечения безопасности при работе.

В качестве альтернативы чрезмерной химизации сельского хозяйства широко внедряется интегрированная защита растений рис. 11.11. В интегрированной защите растений регуляторами являются конкретные методы борьбы с вредными организмами: применение пестицидов, интродукция в систему паразитов, хищников или патогенных организмов, стерилизация самцов, использование половых антррактантов и репеллентов, изменение условий среды выращивания растений, применение биологического метода защиты растений.

Под биологическим методом понимают использование живых организмов и продуктов их жизнедеятельности для предотвращения или уменьшения ущерба, причиняемого вредными организмами. К числу живых существ, применяемых в борьбе с вредителями растений, относятся их естественные враги, т.е. хищные и паразитические насекомые и клещи, нематоды и простейшие, млекопитающие и птицы, болезнетворные организмы - бактерии, вирусы, грибы. Из продуктов жизнедеятельности живых существ в биологической борьбе применяют половые аттрактанты, или половые феромоны, а также гормоны и их синтетические аналоги.

Одновременно с энтомофагами применяют в борьбе с вредителями и микробиологические препараты – битоксибациллин, боверин, лепидоцид и др. В некоторых случаях их действие не ограничивается одним сезоном, в результате чего резко снижается репродуктивный потенциал вредителя в следующем году.

В различных агроценозах полевых культур и садово-ягодных насаждений обитает огромное число наших союзников в борьбе с вредителями. Это многочисленные виды хищных жужелиц, божьих коровок, стафилинид, златоглазок, журчалок, хищных галлиц, клопов, огромное количество паразитических насекомых, пауков и многих других энтомофагов и акарифагов. Один жук семиточечной божьей коровки за сутки уничтожает до 50 тлей, а его личинки старшего возраста - до 70 тлей. Самая мелкая божья коровка, которую называют стеторусом, за сутки уничтожает в среднем 43 подвижные особи паутинных клещей и 12 яиц. Примеров подобного рода можно привести множество, поэтому энтомофагов и акарифагов необходимо охранять.

Современные биопрепараты, состоящие из живых культур, синтетических аналогов природных веществ и экстрактов метаболитов биологических агентов, имеют преимущественно бактериальное, грибное и вирусное происхождение. Сущностью микробиометода (в отличие от применения традиционных пестицидов) должно стать создание эпизоотий, приводящих к гибели значительной части вредителей, а не стремление к полному уничтожению их популяций. При определенной степени зараженности вредного организма численность популяции снижается ниже уровня экономического порога вредоносности (ЭПВ).

В практике защиты растений во всем мире наиболее широко применяются препараты (свыше 90%), изготовленные на основе бактерий Bacillus thuringiensis (Bt), имеющих свыше 22 серотипов, продуцирующих различные энтомотоксины. Препараты на основе Bt (битоксибациллин, лепидоцид, лепидобактоцид, бикол и др.) относятся к пестицидам кишечного действия. Типичными последствиями их воздействия на насекомых являются паралич кишечника, прекращение питания, общий паралич и гибель насекомого. Bt эффективен против 400 видов насекомых, особенно листогрызущих.

Для изготовления грибных препаратов используются штаммы Beauveria bassiana (боверин), Verticillium lecanii (вертициллин), Aschersonia spp. и др. В отличие от бактерий, грибы непосредственно проникают в тело насекомого через кутикулу (контактное действие). Прорастая на кутикуле, конидии образуют токсины, попадающие в тело насекомого. Ассортимент энтомопатогенных грибных препаратов в РФ ограничен; разрешены к применению только два биопестицида боверин и вертициллин. За рубежом также выпускается ряд энтомопатогенных препаратов на основе энтомофторовых грибов и грибов-дейтеромицетов.

Вирусные препараты относятся к числу наиболее безопасны для человека и окружающей среды, но трудны для производства. Они изготавливаются из 4-х групп вирусов: ядерного полиэндроза (ВЯП), цитоплазменного полиэндроза (ВЦП), гранулеза (ВГ), вируса, не образующего включений (ВНВ). Более широко применяют вирусы ядерного полиэндроза и гранулеза.

Для предотвращения негативных последствий применения химических средств защиты растений необходим комплексный подход к проведению истребительных мероприятий, совершенствование стратегии и тактики, способов и технологии применения пестицидов, подбор высокоэффективных препаратов с низкой токсичностью для агросферы. В минимализации химических обработок важная роль отводится использованию смесей пестицидов. Этот прием значительно расширяет защитный спектр химических обработок посевов при одновременном снижении норм расхода препаратов и затрат на их применение. Вопрос о целесообразности комплексного применения пестицидов должен решаться с учетом результатов обследования посевов. В зависимости от сочетания вредных объектов и их численности или поврежденности растений подбирают смеси для использования в одном технологическом процессе.

Не нашли, что искали? Воспользуйтесь поиском: