11.2. Применение химических средств защиты растений

У проблемы защиты посевов и поса­док возделываемых культур от болез­ней, вредителей и сорняков длительная и поучительная история. По-видимому, первые практические рекомендации по борьбе с болезнями были разработаны в 460 г. до н. э. Демокритом, который со­ветовал замачивать семена злаков перед посевом в соке заячьей капусты, чтобы уберечь растения от поражения голов­ней. В средние века церковь пыталась в судебном порядке «защитить» крестьян от нашествия насекомых-вредителей и возбудителей болезней растений, В 1479—1481 гг. в Швейцарии «судили» майских жуков, а в 1585 г. — вредителей виноградников. И хотя «преступники» были приговорены к изгнанию и преда­ны анафеме, посевы и виноградники продолжали страдать от их набегов... В период с 1845 по 1869 г. в Ирландии умерло около 1 млн человек и 500 тыс. эмигрировало в другие страны из-за го­лода, вызванного гибелью картофеля от болезни, вызываемой грибом фитофто­ра инфестанс. В 1880 г. на Цейлоне (сейчас — остров и государство Шри-Ланка) погибли кофейные деревья. Ви­новником этого грустного события ока­зался гриб — возбудитель ржавчины. С тех пор и по сегодняшний день на ост­рове вместо кофе выращивают знамени-мый цейлонский чай. Фактически нача­ло целенаправленным исследованиям по химической защите растений от бо­лезней было положено в 1882 г. Дело было так. Один французский виногра­дарь по фамилии Пруст, чтобы защи­тить свои виноградники, растущие вдоль дороги, от набегов проказливых мальчишек и других любителей полако­миться чужим виноградом, опрыскал лозы смесью медного купороса с извес­тью. И действительно, боясь отравить­ся, никто не трогал покрытых голубым налетом ягод. Случилось так, что по

249

этой дороге проезжал некий господин Милларде, изучавший ложную мучнис­тую росу винограда — милдью. Он обра­тил внимание на то, что листья на лозах у Пруста целехонькие, а у соседа напро­тив полностью осыпались. И ему при­шло в голову, что листья сохранились благодаря обработке «ядовитой» жидко­стью из медного купороса и извести. Это была счастливая мысль. Милларде разработал точную рецептуру этой сме­си и организовал ее производство и ши­рокомасштабное применение. Так была открыта бордоская жидкость — пре­красное средство против многих заболе­ваний растений, с успехом применяю­щаяся и в наши дни.

Уже более 100 лет химические сред­ства защиты растений играют важную роль в борьбе с возбудителями болез­ней, насекомыми-вредителями и сор­ной растительностью. Наибольшее рас­пространение этот способ борьбы полу­чил после второй мировой войны. Не­обходимость такой борьбы достаточно очевидна, если учесть, что вызываемые ими потери урожая, как свидетельству­ют данные, представленные в таблице 11.5, составляют в настоящее время от 23,9 до 46,4%.

11.5. Потери урожая сельскохозяйственных культур в мировом земледелии (Соколов и др., 1994)

	Потери урожая, %, <			эт
Культура	вредите-	болез-	сорня-
	лей	ней	ков
Пшеница	5,0	9,1	9,8	23,9
Кукуруза	12,4	9,4	13,0	34,8
Просо, сорго	9,6	10,6	17,8	38,0
Рис	26,7	8,9	10,8	46,4
Хлопчатник	11,0	9,1	4,5	24,6
Соя	4,5	11,1	13,5	29,1
Картофель	6,5	21,8	4,0	32,3
Томаты	7,5	11,6	5,4	24,5

Представление о потенциальных по­терях урожая сельскохозяйственных культур в Российской Федерации дают данные, приведенные в таблице 11.6.

По оценкам ФАО (1989), каждый год от насекомых-вредителей, болезней ра­стений и сорняков мировое сельское хо­зяйство несет убытки в 75 млрд долл. По расчетам В. А. Захаренко, в 1986— 1990 гг. потенциальные потери урожая в Российской Федерации составляли (в сопоставимых ценах 1983 г.) в среднем 7,66 млрд руб. в год.

Потенциальные потери урожая в России достигают 71,3 млн т зерновых единиц. При этом на долю возбудителей болезней приходится 45,1 % потенци­альных потерь, сорных растений — 31,4 % (без учета затрат на механичес­кие способы борьбы) и вредителей рас­тений —23,5 % (Соколов М. С. и др., 1994).

В США в 1900 г. один среднестатис­тический фермер обеспечивал продук­тами питания 7 человек, в 1970-м — 46, а в 1980-м — 55 (причем в последние 10 лет рост этого показателя был обуслов­лен исключительно применением хи­мических средств защиты растений — ХСЗР). Подсчитано, что если в США прекратить применение ХСЗР, то для сохранения валового сбора зерна на прежнем уровне потребуется дополни­тельно распахать 52 млн га; при этом стоимость продукции растениеводства возрастет (из-за снижения производи­тельности труда) на 50.. .70 %.

В связи с этим вполне закономерно, что к началу 80-х годов мировое произ­водство ХСЗР составляло 2,3...2,5 млн т. В стоимостном же выражении мировое потребление ХСЗР оценивалось в 1986 г. в 17,5 млрд долл. Из общего ко­личества производимых во всем мире препаратов США и Канада использова­ли 33 %, страны Западной Европы — 25, страны Юго-Восточной Азии — 22, страны Восточной Европы (включая Россию) — 10, страны Латинской Аме­рики— 9, Австралия и Новая Зелан­дия — 1 %. На 1 га посевов в Италии ис-

11.6. Потенциальные потери урожая сельскохозяйственных культур в Российской Федерации в 1956—1990 гг. из-за болезней, вредителей и сорняков (по расчетам В. А. Захаренко; Соколов и др., 1994)

	Пло­щадь, тыс. га	Валовой сбор, млнт	Потенциальные потери
Культура			% от валового сбора		млнт
			всего	1 вредители | болезни | сорняки	всего | вредители | болезни	сорняки
Зерновые Сахарная свекла Подсолнечник	60,3 1,47 2,15	104,3 32,9 3,12	25,0 24,5 25,0	6,0 8,4 10,6 8,0 8,3 8,2 8,0 9,0 8,0	' 26,1 6,3 8,8 8,1 2,6 2,7 0,78 2,5 0,8	11,0 2,8 0,25

250

Продолжение

	Пло-		Потенциальные потери
Культура	щадь, тыс. га	сбор, млнт		% от валового сбор		а	млнт
			всего	вредители	болезни	сорняки	всего	вредители | болезни	сорняки
Лен	0,496	0,124	11,5	3,5	5,8	11,0	0,028	0,0004 0,01	0,014
Картофель	3,324	35,9	31,5	5,0	20,0	6,5	11,3	1,8 7,2	2,30
Овощные	0,725	11,17	20,2	7,0	15,0	7,2	3,3	0,8 1,7	0,80
Плодовые и ягод-	0,754	1,96	29,0	10,0	11,0	7,0	0,57	0,21 0,22	0,14
Виноград	0,172	0,93	34,2	5,22	22,0	7,2	0,32	0,05 0,20	0,07
Кормовые (в пе-	42255	84,51	15,0	5,0	5,0	5,0	12,68	4,22 4,22	4,22
ресчете на сено)

пользуют 21 кг ХСЗР, в Японии — око­ло 16, в других развитых странах Запад­ной Европы — в среднем 2...3, в респуб­ликах бывшего СССР — от 0,6 (Эсто­ния) до 13,2 (Молдавия), а во всем мире — в среднем 0,3...0,4 кг д. в. на 1 га (Соколов и др., 1994).

Общепринятое собирательное назва­ние химических средств защиты расте­ний — «пестициды» (лат. pestis — зараза и caedo — убиваю). По разным оценкам, в последние годы в мире насчитывается более 1000 химических соединений, на основе которых выпускают десятки ты­сяч препаративных форм пестицидов. Обычно пестициды классифицируют по их целевому назначению. Наиболее час­то применяют следующие из них: герби­циды — для борьбы с сорными растени­ями; инсектициды — с вредными насе­комыми; фунгициды — с грибными бо­лезнями растений и различными грибами; зооциды — с вредными позво­ночными; родентициды — с грызунами; бактерициды — с бактериями и бакте­риальными болезнями растений; альги-циды — для уничтожения водорослей и сорной растительности в водоемах; де­фолианты— ддя удаления листьев и ботвы; десиканты — для подсушивания листьев перед уборкой; ретарданты — для торможения роста растений и повы­шения устойчивости стеблей к полега­нию и др.

Пестициды можно классифициро­вать также по составу и химическим свойствам. Наиболее распространен­ные: хлорорганические пестициды — галоидопроизводные полициклических и ароматических углеводородов, угле­водородов алифатического ряда; фос-форорганические пестициды —слож­ные эфиры фосфорных кислот; карба-маты — производные карбаминовой,

тио- и дитиокарбаминовой кислот; азотсодержащие пестициды — произ­водные мочевины, гуанидина, фенола.

Пестициды подразделяют также по стойкости в окружающей среде или по способности к бионакоплению. Эти свойства обусловлены химической структурой и физико-химическими особенностями препаратов. Наиболее стойкими и одновременно обладаю­щими четко выраженными кумулятив­ными свойствами являются хлорорга­нические пестициды, для которых наиболее характерно концентрирова­ние в последующих звеньях пищевых цепей.

По устойчивости к разложению в по­чве пестициды делят на очень стойкие (время разложения на нетоксичные компоненты составляет свыше 2 лет); стойкие (от полугода до 2 лет); умерен­но стойкие (до бмес); малостойкие (1 мес). Об устойчивости некоторых представителей одной из групп пести­цидов можно судить по данным, пред­ставленным в таблице 11.7.

11.7. Устойчивость хлорорганических инсектицидов в почвах (Nash, Woolsen, 1967)

Инсектицид	1 Относительное содержание, %
	Через 14	лет
гхг			10
Гептахлор			16
Хлордан			40
Элдрин			40
Эндрин			41
Токсафен			45
	Через 15	лет
Элдрин			28
Диэлдрин			31
	Через 17	лет

ДДТ - 39

Большинство пестицидов относится

251

к синтетическим химическим соедине­ниям — ксенобиотикам, т. е. веществам, чуждым биосфере (гр. xenos —чужой). Эти продукты еще до сравнительно не­давнего времени отсутствовали на пла­нете, что осложняет процесс их деток-сикации. При возрастающих объемах применения пестицидов их остатки или продукты метаболизма могут накапли­ваться в объектах окружающей природ­ной среды, мигрировать по пищевым цепям и вызывать нежелательные по­следствия, негативно влияя на качество питьевой воды, и т. д. (рис. 11.6 и 11.7). К особенностям использования пести­цидов в сельском хозяйстве относятся их циркуляция в биосфере, высокая биологическая активность, необходи­мость применения значительных ло­кальных концентраций, вынужденный контакт населения с пестицидными препаратами. Накапливаясь в почвах, растениях, животных, пестициды могут вызвать глубокие и необратимые нару­шения нормальных циклов биологи­ческого круговорота веществ и сниже­ние продуктивности почвенных эко­систем.

Подавляющее число пестицидов — кумулятивные яды, токсичное действие которых зависит не только от концент­рации, но и от длительности воздей­ствия. Так, в процессе биоаккумуляции происходит многократное (до сотен ты­сяч раз) повышение концентрации пес­тицида по мере продвижения его по пи­щевым цепям (рис. 11.8).

В процессе биотрансформации пес­тицидов наряду с детоксикацией имеет место и токсификация, т. е. образование веществ, обладающих высокой токсич­ностью. Мерой токсичности является доза, т. е. количество вещества, доста­точное для отравления. Токсичность пе­стицидов обычно сравнивают сопостав­лением минимальных доз, вызывающих смертность 50 % подопытной группы организмов; эти дозы обозначают сим­волом ЛД₅₀.

По токсичности для человека и теп­локровных животных пестициды делят­ся на:

сильнодействующие — ЛД₅₀ до 50 мг/кг живой массы (бромистый метил и др.);

высокотоксичные — ЛД₅₀до 200 мг/кг (базудинидр.);

среднетоксичные — ЛД₅₀ до 1000 мг/кг (медный купорос и др.);

малотоксичные — ЛД₅₀ более 1000 мг/кг (бордоская жидкость, витавакс, диален, неорон, сера и др.).

В настоящее время разработаны ма­тематические методы, позволяющие прогнозировать опасность накопления того или иного пестицида в агроэкосис-теме.

Наряду с приведенной классифика­цией пестицидов по токсичности суще­ствует их комплексная гигиеническая классификация, разработанная НИИ гигиены и токсикологии пестицидов, 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 подразделяют на четыре класса: I — чрезвычайно опасные; II — высо­коопасные; III — умеренно опасные; IV — малоопасные. Разработана шкала экотоксикологической оценки пести­цидов, включающая систему критери­ев, среди которых токсиколого-гигие-нические — 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 — персистен-тность в почве (мес), миграция по по­чвенному профилю (см), транслокация в культурные растения, фитотоксичес-кое действие через почву, реакция на действие инсоляции; экотоксикологи-ческие — коэффициент избирательно­сти действия. В упрощенном виде эта шкала представлена в таблице 11.8. В соответствии с оценочными баллами (баллы опасности), адекватными каж­дому из критериев, можно получить экотоксикологический индекс.

252

Заражение ^^Аккумуляция в почве подземных вод

\

J и концентрация • ' в наземной /

^ биомассе jl

^{Ч У}

Биологический круговорот

Рис. 11.6. Движение пестицидов в биосфере. Значительная часть пестицидов, не достигая обрабатываемой территории, сносится и оседает в более или менее удаленных экосистемах. Некоторая часть сублимируется в воздухе и переносится в самые отдаленные зоны океана. В континентальной среде они