Cтратегія управління стійкістю бур’янів до гербіцидів

199
Cтратегія управління стійкістю бур’янів до гербіцидів

На сьогодні потреби сільгоспвиробників забезпечено на сто відсотків. Чимало компаній пропонують високоякісні добрива, сертифіковане насіння та посадковий матеріал, весь перелік засобів контролю фітосанітарного стану агроценозів, енергоощадні знаряддя обробітку ґрунту, технічні засоби для збирання, переробки та зберігання отриманої продукції. Відтак постає питання: чому ж ми не отримуємо стовідсотковий прибуток? Відповідей може бути багато, і всі вони стосуватимуться певного чинника та його впливу на врожайність.

У цій статті ми хочемо звернути увагу на конкурентів культурних рослин – бур’яни. В чому полягає проблема? Позбутися присутності бур’янів у посівах людина намагалась від початку виникнення історичного землеробства. Було розроблено сівозміни, способи обробітку ґрунту, освоєно фізичні, механічні та хімічні методи знищення бур’янів, але вирішити проблему їх масової присутності в посівах сільськогосподарських культур не вдається й дотепер.

Цей конфлікт між бажаннями людини та законами природи не зайшов іще далеко, проте добір, який здійснює людина на своїх полях, вже має низку негативних наслідків. На сьогодні відомо 217 видів бур’янів (129 дводольних та 88 однодольних) що виробили стійкість до гербіцидів (www.weedscience.org). Поява стійких популяцій – це реакція рослин на збереження виду в результаті постійної атаки людини з метою їх знищення.

У сучасному розумінні агрофітоценози характеризуються певним флористичним складом, структурою, відносинами рослинних організмів один з одним і навколишнім природним середовищем, саморегуляцією, динамічністю й історичністю, але відрізняються від природних формацій тим, що штучно створюються і підтримуються тільки завдяки постійним зусиллям людини. Основними структурними компонентами агрофітоценозів є популяції культурних рослин і бур’янів. На вихідні параметри останніх значною мірою впливає людина.

Стійкість до гербіцидів – це розвинений стан, за якого вплив гербіциду на популяцію бур’янів призводить до домінування генотипів, здатних виживати та рости після обробки гербіцидом у тих концентраціях, які за нормальних умов будуть згубними для популяції. Стійкість розвивається швидше за умов, коли гербіцид містить лише одну активну речовину, а його застосування здійснюється впродовж тривалого часу. У польових умовах, коли той самий гербіцид чи гербіциди одного хімічного класу використовуються постійно, стійкість до них може розвинутись через 4–5 років.

Застосування гербіцидів, як і будь-який вплив на біологічне середовище, призвело до еволюції сегетальної флори й адаптації її представників, які зумовлюють фенотипічну стійкість і дають змогу бур’янам виживати та розмножуватися у присутності гербіцидів.

Під впливом довготривалого використання гербіцидів одного спектру фітотоксичної дії мало поширені й не чутливі до гербіцидів види в агрофітоценозі можуть стати домінуючими. Яскравим прикладом цього є наслідки багаторічного застосування в посівах зернових злакових культур похідних хлорфеноксіоцтової кислоти (2,4-Д та 2М-4Х). Під їх впливом посіви зернових звільняються від одних видів бур’янів, а їхнє місце займають інші види, на які препарати цієї групи не впливають. Отже, зміна компонентів агрофітоценозу є наслідком різної чутливості бур’янів до гербіцидів.

Стійкі екотипи бур’янів завжди присутні в популяціях одного виду і є частиною його нормальної генетичної варіації. Беззмінне застосування одного і того самого гербіциду або гербіцидів з одним і тим самим механізмом дії призводить до добору резистентних біотипів, що мають стійкість до конкретного механізму дії або посилений механізм розщеплення гербіциду. Деякі біотипи бур’янів можуть одночасно мати стійкість до хімічно відмінних гербіцидів або до препаратів із різними механізмами дії.

Еволюція цього процесу зумовлюється двома чинниками: появою спадкових змін і природним добором. З огляду на існування генетичної варіабельності та тривалого застосування гербіцидів добір можна вважати спрямованим, оскільки відбувається поступове або швидке зміщення середньої пристосованості популяції бур’яну у бік набуття стійкості.

В результаті виникнення стійкості помітно ослаблюється сприйнятливість бур’янів до сучасних гербіцидів. Часто сигналом появи стійких популяцій шкідливих організмів може бути зниження ефективності обробок пестицидом.

На прикладі схеми розглянемо, яким чином за три-чотири роки з’являються стійкі біотипи рослин і спостерігається різке зниження ефективності гербіцидів (рис. 1).

Рис. 1-а. Поява стійких рослин у перший рік обробки а) обробка; б) після обробки

Рис. 1-б. Поява стійких рослин у перший рік обробки а) обробка; б) після обробки
Рис. 1. Поява стійких рослин у перший рік обробки а) обробка; б) після обробки

В будь якій популяції існують окремі рослини, які мають генетичну стійкість до гербіциду. Після обробки нестійкі рослини гинуть, стійкі формують життєздатне насіння. Відповідно наступного року кількість стійких рослин збільшується (рис. 2).

У разі проведення обробки гербіцидами з однією активною речовиною або механізмом дії отримуємо більшу кількість стійких видів, які знову формують насіння та мають іще більшу стійкість. За тривалого такого застосування відбувається повна заміна сприйнятливих видів стійкими (рис. 2б).

Рис. 2-а. Поява стійких рослин а) другий рік обробки; б) через 5–6 років

Рис. 2-б. Поява стійких рослин а) другий рік обробки; б) через 5–6 років
Рис. 2. Поява стійких рослин а) другий рік обробки; б) через 5–6 років

Для більш чіткого розуміння цього процесу розглянемо таку культуру, як рис і, як приклад, появу стійких популяцій Echinochloa за тривалого застосування пеноксуламу (рис. 3).

Проблема стійкості виникла не сьогодні, вона існує вже досить тривалий час: ще у 80-х роках федерацією із захисту рослин (GCPF) було створено спеціальний комітет з проблем стійкості шкідливих організмів до гербіцидів (HRAC), покликаний проводити моніторинг появи резистентності, розробку та проведення заходів з її подолання. Американське товариство гербологів (Weed Sciense Society of America (WSSA)) прийняло одну із класифікацій діючих речовин гербіцидів за механізмами або первинними сайтами їх дії, яка містить максимальну кількість відомих діючих речовин гербіцидів та налічує 27 груп.

Рис. 3-а. Процес зміни в агрофітоценозі рису а) поява стійких видів, 2010 р. б) стійкі популяції Echinochloa, 2016 р.

Рис. 3-б. Процес зміни в агрофітоценозі рису а) поява стійких видів, 2010 р. б) стійкі популяції Echinochloa, 2016 р.
Рис. 3. Процес зміни в агрофітоценозі рису: а) поява стійких видів, 2010 р. б) стійкі популяції Echinochloa, 2016 р.

Спостерігається інтенсивний розвиток стійкості у бур’янів до групи гербіцидів – інгібіторів ферменту ацетолактатсинтази (АЛС) та інгібіторів ацетил-КоА-карбоксилази (АКК), частка злакових бур’янів становить 40% від загальної кількості стійких видів у світі.

Для прикладу ми розглядали таку культуру, як рис. Одним із найбільш важливих конкурентів культури є рід Echinochloa, який включає в себе близько 50 видів, в тому числі підвидів і різновидів. Найбільш шкідливими у світовій практиці рисівництва є представники однорічних видів проса курячого. В Україні це три найбільш поширених види: Echinochloa crus galli L., E. orizoides, E. phyllopogon, з них найбільша частка належить E.crus galli L. – довгоостиста, остиста та безоста різновидності. Окрім зазначених видів, відмічається стійкість і в інших представників спеціалізованої болотної групи. Про появу стійкості в рослин зазначених видів свідчить зниження ефективності гербіциду на основі пеноксуламу на посівах рису проти комплексу бур’янів до 25% за період беззмінного використання його з 2006 року.

Це стійкі види, що залишились у полі
Це стійкі види, що залишились у полі. Застосування гербіцидів навіть на основі двох діючих речовин із класу сульфонілсечовин не дало бажаного ефекту. Часто фахівці не пов’язують їх появу з резистентністю. З часом ця проблема стає дедалі болючішою

В табл. 2 представлено бур’яни агроценозів рису, які мають стійкість до гербіцидів в Україні.

Існує база даних щодо стійких видів бур’янів і на інших культурах (www.weedscience.org).

Зниження технічної ефективності гербіцидів безпосередньо пов’язане з урожайністю культури та опосередковано – з авторитетом компаній, які є поставниками засобів захисту рослин.

Таблиця 1. Класифікація гербіцидів відповідно до механізмів діїТаблиця 1. (продолжение) Класифікація гербіцидів відповідно до механізмів діїЗазвичай перевага в господарствах надається здебільшого відомим і вже випробуваним особисто впродовж тривалого періоду засобам захисту рослин, наприклад, гербіцид на основі трибенурон-метилу на пшениці окремі господарства використовують вже понад десять років. Вони також вказують на зниження ефективності препарату, проте не пов’язують його з появою стійких популяцій бур’янів.

В Україні вже зафіксовано популяції, стійкі до гербіцидів на основі ацетохлору: лободи білої; злинки канадської, рутки лікарської, повитиці польової, підмаренника та гречки дикої до 2,4 Д (дихлорфеноксіоцтової кислоти).

Таблиця 2. Види бур’янів агроценозів рису, стійких до гербіцидівШукаючи способи спрощення системи контролю бур’янів і зменшення затрат на вирощування культур, людина за допомогою біотехнологічних та селекційних методів створила і впровадила у виробництов сорти сої, стійкої до гліфосатів, соняшнику – до імазапіру та імазомоксу, ріпаку – до метазохлору. Посівні площі цих культур відчутно зростають не лише в світі, а й в Україні, й за даними експертів становлять: соняшнику – 43%, ріпаку – 9%. На перший погляд, ця система має бути ідеальною, однією обробкою ми вирішуємо всі питання щодо забур’янення основної культури та отримуємо максимальний прибуток. Проте вона приховує в собі не лише непередбачувані екологічні ризики, але й збільшення проблем ведення сільського господарства.

Передусім це поява стійких до гліфосатів видів бур’янів, що унеможливлює їх контроль в наступних культурах сівозміни. Далі це засмічення посівів озимих зернових падалицею соняшнику та ріпаку, що також ускладнює контроль сегетальної флори в період вегетації основної культури. Наразі сучасні засоби захисту дають можливість підібрати гербіциди, які конт­ролюють падалицю, але це потребує додаткових знань, засобів і матеріальних ресурсів. Окрім падалиці, людина методом добору створює абсолютно нові угрупування рослин, які в майбутньому становитимуть реальну загрозу культурним рослинам, конкуруючи з ними за споживання елементів живлення, світла, води, які диктуватимуть аграріям нові правила ведення сільського господарства, а отже, зумовлять постійний пошук та вдосконалення систем контролю чисельності рослин-бур’янів.

Для об’єктивної оцінки стійкості та визначення її рівня необхідне проведення спеціальних досліджень. Рання діагностика резистентності проводиться за допомогою так званої діагностичної концентрації пестициду. Вона добирається з таким розрахунком, щоб забезпечити 98% загибель особин нормальної чутливості. Сигналом про зростання стійкості служить збільшення числа особин, що вижили, в трьох наступних перевірках з використанням діагностичної концентрації препарату. Коли кількість таких особин перевищує 20%, слід вилучити з використання оцінюваний пестицид або повністю змінити відповідну групу препаратів. Для запобігання резистентності ключових шкідливих організмів розроблено цілі системи, де важливе значення має найбільш рання її діагностика в польових умовах.

Що ж є причиною формування стійких біотипів у агрофітоценозах?

Це тривалість дії гербіциду впродовж одного покоління, частота мутацій у конкретній популяції, тиск добору та пластичність самої популяції.

Результати власних досліджень і світовий досвід дають нам змогу представити стратегію антирезистентної системи захисту посівів від бур’янів, яка включає такі заходи:

  • дотримання сівозмін, в якій використовуються гербіциди різних хімічних груп;
  • застосування агротехнічних прийомів, спрямованих на зниження чисельності бур’янів;
  • припинення застосування гербіцидів, до яких у бур’янів виникла стійкість або існує ризик її розвитку;
  • застосування комбінованих препаратів або бакових сумішей з 2–3 діючими речовинами, що мають різний механізм дії;
  • дотримання термінів обробок, вимог до застосування рекомендованих норм, рівномірного внесення та відповідності препаратів.

Т. В. Дудченко,  д-р с.-г. наук, ст. наук. співр., завідувач лабораторії захисту рослин Інституту рису НААН України

Опубліковано в журналі “Агроном”, 2019