Зменшення побічного впливу пестицидів на культури

133
Зменшення побічного впливу пестицидів на культури
Сучасна фітосанітарна продукція, яку застосовують у сільськогосподарському виробництві для захисту культур від хвороб, шкідників і бур’янів, є результатом складних технологічних розробок, що визначає складні механізми її дії та забезпечує різноманітність. Водночас розвиток суспільства та його спрямованість на збереження навколишнього середовища ставить перед агровиробниками вимоги щодо більш обачного та раціонального використання пестицидів.

В сучасних умовах наукові дослідження щодо удосконалення санітарно-гігієнічних параметрів пестицидів, регламентів їх застосування набувають дедалі більшої актуальності. Завдяки посиленню уваги до цієї проблеми токсичність пестицидів останніми роками значно зменшилася, покращилися й інші параметри препаратів. У результаті інноваційних розробок в сільськогосподарському виробництві стали доступними препарати, які мають знижену токсичність для людини, безпечні для тварин і швидко інактивуються в навколишньому середовищі. Таким чином, продукція з підвищеною токсичністю поступається менш небезпечним для навколишнього середовища пестицидам. Препарати упаковуються в тару, яка не допускає їх висипання та протікання, тобто є більш герметичною і надійною, а також піддається вторинній переробці чи безпечній утилізації.

Та все ж через порушення регламентів пестициди під час застосування проявляють фітотоксичність, що в результаті призводить до порушення фізіологічних процесів росту та розвитку рослин і відтак – до зниження кількісних і якісних показників урожайності сільськогосподарських культур. При цьому необхідно брати до уваги й те, що під час вирощування сільськогосподарських культур виникають різноманітні несприятливі побічні чинники, які також прямо чи опосередковано впливають на рівень процесів, що відбуваються у рослині в період вегетації.

Вегетація рослин супроводжується постійним обміном речовин, хімічними та фізіологічними процесами, для яких потрібні волога, світло, макро- і мікроелементи, поживний ґрунт тощо. Несприятливі побічні чинники змінюють метаболічні процеси, обмін речовин, а також перерозподіл і засвоєння поживних речовин.

До таких побічних чинників належать екстремальні температури (як низькі, так і високі), нестача вологи (посуха), надлишок води у ґрунті, надмірна засоленість ґрунту, низька або надмірна освітленість, вплив фітопатогенів (мікроорганізмів і грибів), ультрафіолетова радіація, вплив іонів важких металів, що викликає у рослини стрес.

Стресом можна назвати загальну неспецифічну адаптаційну реакцію на дію будь-яких несприятливих умов для розвитку рослин. Вчені виокремлюють такі основні групи чинників, що викликають стрес: фізичні (недостатня або надлишкова волога, температура, механічний вплив тощо), хімічні (гербіциди, фунгіциди, інсектициди, солі, гази), біологічні (ураження хворобами та шкідниками, конкуренція з іншими рослинами та ін.). Рослини культур схильні до численних стресів, негативна дія яких значною мірою знижує показники їхньої продуктивності.

Сучасні дослідження фізіології рослин підтвердили той факт, що захисні механізми рослин є своєрідною хімічною зброєю проти стресу. При цьому «внутрішній захисник» рослини діє за такою схемою:

1) розпізнає стрес;

2) шукає в «інформаційній базі» ДНК рослини найкращі засоби для виживання;

3) активізує синтез специфічних і неспецифічних елементів стресового захисту, таких як ензими-антиоксиданти, стресові білки, глютатіони, феноли та інші антиоксиданти;

4) переміщує синтезовані стресові білки та речовини у проблемні зони для подолання стресу.

Щоб задіяти захисні механізми, рослини мають спочатку відчути і розпізнати стрес (індуковані механізми захисту, які хоч і детерміновані генетично, але реалізуються тільки під час дії стресора).

Наприклад, у пшениці через підвищену температуру ґрунту скорочується час проходження IV–V етапів органогенезу, в результаті зменшується число колосків у колосі, що призводить до зменшення врожайності культури. В умовах дефіциту вологи спостерігається збільшення біосинтезу і виділення етилену (гормону старості), що призводить до пригнічення розвитку рослин.

Як зазначалося вище, одним із чинників, що викликають стрес у рослини, є хімічний, тобто пестицидний стрес. Стресовий ефект проявляється у вигляді фітотоксичності, що призводить до уповільнення росту, зниження схожості, скручування листя, сприйнятливості до ураження хворобами або запобігання їх розвитку та ін. З огляду на те, що після цього потрібен певний час для відновлення нормального метаболізму клітин рослини, внесення пестицидів із дотриманням регламенту стає невід’ємною і вирішальною умовою при їх використанні.

Під час застосування пестицидів з метою отримання найвищої їх ефективності необхідно враховувати такі чинники, як негативний вплив випаровування, дефіцит насичення і відносна вологість повітря для формування крапель різних розмірів, а також фізіологію рослин. Так, знання зазначених механізмів убезпечить рослини від хімічного стресу, пов’язаного із внесенням гербіцидів, які були розчинені у малій кількості води (особливо це стосується післясходових гербіцидів).

Слід зазначити, що для отримання максимальної ефективності гербіцидів відносна вологість повітря під час їх внесення має перевищувати 55 відсотків. За таких умов поверхня листків буде зволожена, і водночас випаровування розприсканих крапель залишиться низьким. Також варто враховувати, що ефективність більшості пестицидів залежить від ступеня гідратації листкової тканини й активності руху речовин у рослині, що визначають надходження та дію хімічних препаратів усередині рослини. Гідратація листя й активність руху речовин у рослині, у свою чергу, залежать від вмісту води у ґрунті.

Для уникнення непродуктивних втрат пестицидів швидкість вітру під час обприскування має бути меншою ніж 6 км/год. Швидкість вітру близько 8–10 км/год може призвести до втрати до 30% активної речовини препарату.

Встановлено, що втрати інсектицидів у окремих випадках можуть перевищувати 99%. Iншими словами, тільки близько одного відсотка внесеного інсектициду буде спрямовано на обмеження чисельності шкідників. Ефективність таких препаратів знижується в результаті випаровування і знесення препарату під дією вітру (30%), потрапляння мимо цільового об’єкта (25%), а також потрапляння на рослини (40%) та в результаті інших чинників (4%).

До важливих чинників, що впливають на рівень втрат, ефективність засобів захисту рослин і їх фітотоксичність, належить час доби, коли коливання відносної вологості та температури повітря максимально сприятливі для внесення препаратів. У період, коли відносна вологість повітря низька, а температура висока, відбувається інтенсивне випаровування, що призводить до значного зниження маси крапель; в такому разі вони легко зносяться під впливом вітру і в результаті препарат не потрапляє на цільовий об’єкт. Необхідно мати на увазі, що поверхня листка і краплі мають однаковий електричний заряд, тільки з різним електричним потенціалом. Через такі фізичні властивості краплі робочого розчину і листкова поверхня схильні до взаємного відштовхування. Ця електрична сила може компенсуватися тільки кінетичною енергією крапель, пропорційною їхній швидкості та масі.

Захист рослин
Для уникнення непродуктивних втрат пестицидів швидкість вітру під час обприскування має бути меншою ніж 6 км/год

Кліматичні умови залежать від регіону, часу доби, пори року та загального стану погоди. Як правило, оптимальним періодом для внесення пестицидів є проміжок часу між 21:00 та 10:00. Відповідно, не рекомендується застосовувати пестициди у проміжок часу від 10:00 до 20:00. Слід уникати внесення засобів захисту рослин у другій половині дня, оскільки в цей період ризик втрати препаратів через випаровування особливо високий.

Одним із головних чинників, які впливають на ефективність пестицидів, є якість води. Для приготування робочого розчину необхідно використовувати чисту воду, наприклад артезіанську. Вода з домішками глини, органічних речовин і солей тощо містить велику кількість зважених часток, під дією яких скорочується напівперіод дезактивації гербіцидів (час, необхідний для дезактивації 50% продукту), активні речовини яких, наприклад, паракват і гліфосат, абсорбуються глиною.

Підвищений вміст солей у воді зумовлює її жорсткість. Надзвичайна жорсткість пов’язана із вмістом бікарбонатів, сульфатів, хлоридів і нітратів кальцію та магнію. У розчинах частина розчинних речовин розпадається на іони, які залишаються вільними для з’єднання з іншими наявними у розчині іонами. Наприклад, іони активного інгредієнта 2,4-Д можуть з’єднуватися з іонами кальцію та магнію, провокуючи аглютинацію часток і випадання осаду на дно резервуара, що призводить до засмічування фільтрів і наконечників, зниження концентрації активної речовини у розчині та підвищення ймовірності фітотоксичності у культур, які обприскуються. Зниження жорсткості можна досягти в результаті додавання різних засобів, наприклад, сульфату амонію, сульфату двовалентного і тривалентного заліза та ін., які вступають у реакцію з лужними компонентами, утворюючи полімери та нейтралізуючи вільні іони у воді.

Результати досліджень доводять, що під час додавання у воду 1–2% сульфату амонію до розчинення в ній пестицидів зростає ефективність активних речовин. Підвищення властивостей засобів захисту рослин спостерігається також під час додавання амонію (NH4) і сірки, які сприяють абсорбції препаратів рослинами культури. Водночас використання зазначених допоміжних речовин, яке зазвичай супроводжується додаванням поверхнево-активних речовин (ПАР), потребує обережності, зокрема, необхідно враховувати сумісність препаратів із сульфатом амонію.

Сучасні технології внесення пестицидів передбачають чітке дотримання рекомендацій щодо їх застосування. Так, необхідно знати рівень рН і жорсткість води, що використовується для приготування робочого розчину; за необхідності ці характеристики можна коригувати згідно з рекомендаціями виробників для досягнення максимальної ефективності під час контролю шкідників, хвороб і бур’янів.

Це особливо актуально для зон України, де рівень рН води у кожному регіоні відрізняється, вода в окремих областях має підвищений рівень мінералізації, а її рН може бути лужним і досягати 9. Багато фітосанітарних продуктів зменшують гідролітичний напівперіод дії, коли змішуються з лужною водою.

Дані досліджень свідчать, що ефективність деяких гербіцидів і піретроїдних інсектицидів зростає, якщо їх розчиняють у воді з рівнем рН, близьким до 4. Гербіцид гліфосат зберігає найбільшу ефективність при рН, що дорівнює 3,5.

Таким чином, кожен пестицид має свої специфічні характеристики, за рахунок яких досягається його найбільша технічна ефективність. Одним із найважливіших показників є рівень рН, який слід обов’язково враховувати для отримання максимального ефекту від внесення препаратів і обмеження їх фітотоксичної дії.

Разом з тим, кожен хімічний препарат по-різному впливає на культури. Так, через свої біологічні особливості кукурудза зазнає тимчасового впливу від будь-якого гербіциду. Цей вплив виявляється в згинанні листків, їх скороченні, «гофруванні», затримці росту рослин. В окремих випадках і за певних умов (холодна погода з нічними заморозками, недостатня глибина посіву, сильна злива після застосування, наприклад, препарату Мерлін) можна спостерігати часткову зміну кольору нижніх листків кукурудзи (ефект «хамелеона»). Однак уже через 1–2 тижні це явище зникає і не впливає на подальший ріст, розвиток рослин і кінцеву врожайність кукурудзи. Цей препарат надалі не шкодить наступним культурам сівозміни. Гербіцид можна використовувати у бакових сумішах з більшістю гербіцидів, фунгіцидів та інсектицидів, що застосовуються на кукурудзі, зокрема, з гербіцидами, що належать до груп хлорацетанілідів (ацетохлор, метолахлор, диметенамід).

Захист посівів від несприятливих чинників є одним із важливих напрямків у сільськогосподарському виробництві. Поряд із виведенням нових посухостійких сортів велика роль відводиться агротехнологіям і ефективним препаратам, які формують адаптаційні якості рослини. Так, адаптації рослин до стресу сприяють гумати – природні органічні речовини, що утворюються в ґрунті у вигляді водорозчинних солей гумінових кислот. На сьогодні гумати займають, на рівні с пестицидами, важливе місце в агротехнології вирощування, оскільки саме завдяки їх особливому впливу на рослини стресові фактори істотно нівелюються. Гумінові кислоти, що містять цілий комплекс корисних речовин, можуть бути використані в технології вирощування різних сільськогосподарських культур, що сприятиме їх збереженню та збільшенню продуктивності.

І. М. Сторчоус, канд. с.-г. наук

Опубліковано в журналі “Агроном”, 2016