Как известно, отношение к использованию химических средств защиты растений неоднозначное.
Резко отрицательное отношение общественности к пестицидам связано с нарушением технологии их применения, а также с употреблением недостаточно эффективных, но экологически опасных препаратов. В первую очередь это относится к инсектицидам и гербицидам. Что касается фунгицидов, то они применялись и применяются значительно в меньшем объеме и, вероятно, меньше изучены. Высказываются предположения, что системные фунгициды практически безопасны для окружающей среды при соблюдении технологии их применения. Древние говорили, что все вещества ядовиты и только доза определяет, является ли данное вещество ядом или нет.
Химическая борьба с болезнями растений проводится более 100 лет, со времени открытия в 1882 г. бордоской жидкости, которая получила название «святой воды фитопатологов». В ассортимент современных фунгицидов входят препараты, предназначенные для применения в период вегетации против листо-стеблевых инфекций, для протравливания семян и для борьбы с почвенными возбудителями болезней.
Ассортимент фунгицидов, применяемых против трех эпифитотиологических групп инфекций (воздушно-капельных, семенных и почвенных), как и следовало ожидать, наиболее богат против листо-стеблевых инфекций. Именно фунгицидам против этих болезней наряду с возделыванием устойчивых сортов принадлежит ведущая роль в интегрированной защите растений, особенно на современном этапе в связи с широким применением препаратов системного действия из групп триазолов и бензимидазолов.
Системные фунгициды в течение 3—4 ч проникают в растительные Ткани, передвигаются по сосудистой системе растений, оказывая внутритерапевтический эффект. Их действие отличается селективностью, распространяясь на проникшего в ткани возбудителя инфекции и, как правило, не оказывая отрицательного влияния на растительные ткани. Системные фунгициды нарушают у возбудителей болезней многие биохимические процессы: деление ядра, синтез нуклеиновых кислот, синтез белка, дыхание, синтез липидов, биосинтез эргостерина, синтез хитина, синтез меланина.
Наиболее эффективны фунгициды, относящиеся к группе ингибиторов биосинтеза стерола (SBi-фунгициды),— тилт, байлетон, байтам и др. Стеролингибирующие фунгициды обладают широким спектром действия при относительно низкой дозе, системными свойствами, сильным защитным и лечащим действием. При их применении пока не отмечено появления резистентных форм патогенов. Используются против более 100 болезней различных сельскохозяйственных культур: пшеницы, ячменя, риса, овощей, яблони, винограда, многолетних трав для получения семян. Их вклад в защиту урожая самый значительный и продолжает возрастать. Механизм действия SBi-фунгицидов изучается во многих странах мира. Выяснено, что они имеют неполное действие на фазе прорастания спор и формирования апрессория у возбудителей. Эти функции нарушаются обычно слабо. Именно поэтому добавление к системным фунгицидам контактных усиливает этот эффект. В нашей стране для защиты зерновых культур широко применяют смеси байлстона с поликарбадином, байлетона с цинебом.
Действие системных фунгицидов на возбудителя инфекции проявляется обычно на фазе формирования гаусторий. Этот процесс напоминает реакцию несовместимости при генетическом взаимодействии в системе паразит — хозяин (образование футляра из гаусторий или гиперчувствительная реакция тканей хозяина). Действие системных фунгицидов напоминает действие сортов с вертикальной устойчивостью, а контактных — сортов, обладающих горизонтальной устойчивостью.
Для SBi-фунгицидов характерно относительно позднее вмешательство в развитие гриба в процессе взаимодействия его с растением-хозяином. Известно, что стеролы накапливаются в плазме мембран возбудителей, и это главное место ограничения ростовой активности организма. Мембранам принадлежит решающая роль в поддержании структуры и функций живых организмов. Системные фунгициды вызывают изменение фосфоролипидно-жидкостной структуры мембран в сторону ее ненасыщенности, нарушая тем самым их проницаемость, а следовательно, и метаболизм клеток возбудителей болезней.
Один из важнейших факторов снижения эффективности фунгицидов — накопление в популяции возбудителей резистентных к ним клопов. Этот процесс идет с разной скоростью в отношении различных групп фунгицидов: с наиболее высокой к бензимидазолам, карбоксилам, ацилаланинам, затем — к гуанидинам, триазолам, морфолеинам. Последнее место занимают карбаматы и фталамиды, возникновение резистентности к которым пока проблематично.
Мутации резистентности к фунгицидам быстрее возникают у r-стратегов, чем K-стратегов, а также в случаях, когда обрабатываются небольшие площади. Тем самым у возбудителей почвенных, или корневых, инфекций вероятность появления резистентных клонов значительно ниже, чем у возбудителей воздушно-капельных, или листо-стеблевых, инфекций. Небольшие площади химических обработок против последних также не в состоянии существенно изменить генотипический состав популяции. С этой точки зрения чрезвычайно важно ограничивать применение фунгицидов основными источниками инфекции. Кроме того, важно использовать фунгициды с разным механизмом действия, а также чередовать их применение в течение сезона. В частности, целесообразно применение смесей контактных и системных фунгицидов.
По результатам международных испытаний, системные фунгициды обеспечивают прибавку урожая от 10 до 40% в зависимости от культуры, зоны, фитосанитарной ситуации. По нашим данным, на яровой пшенице в Сибири эти показатели составляют при однократном применении фунгицидов 10,1—21,5%, при двукратном — в условиях раннего проявления болезней (фаза выхода в трубку) — 12,7—28,9%. Причем во всех случаях обработка посевов проводится при появлении первых признаков болезней, когда по прогнозу развитие их может превысить порог вредоносности.
Профилактические обработки фунгицидами приводят к отрицательным экономическим и экологическим последствиям, а нередко и снижают урожай зерна. Особенно опасно применять в профилактических целях препараты типа байлетона и импакта.
Проведение протравливания семян в большей мере отвечает требованиям экологического направления в защите растений. При минимальном расходе фунгицидов протравители позволяют успешно защищать растения не только против семенных, но и почвенных, и листо-стеблевых инфекций вплоть до фазы колошения.
Фунгициды для протравливания посевного и посадочного материала применяют преимущественно на зерновых, картофеле и сахарной свекле, а почвенного действия — на овощных культурах, хлопчатнике и картофеле. Протравливание семян проводят на основе их фитоэкспертизы и в соответствии с установленными регламентами.
Из всех протравителей в условиях Сибири на зерновых культурах особенно эффективны пентатиурам, витатиурам и витавакс, наиболее соответствующие спектру самых распространенных и вредоносных возбудителей болезней, а также оказывающие благоприятное воздействие на зерновую продуктивность растений. Например, протравливание семян яровой пшеницы и ячменя витаваксом обеспечивает более высокую прибавку урожайности зерна, чем протравливание байтан-универсалом,— соответственно 3,0—3,5 и 1,5—2,0 ц/га. Против комплекса болезней картофеля (фузариоза, фомоза, парши, ризоктониоза) эффективен текто.
Кроме прямого действия на возбудителей болезней, фунгициды оказывают не менее, а нередко и более сильное отрицательное влияние на сапротрофов и микофилов, входящих в состав ризосферы корней и филлоплана листьев сельскохозяйственных культур. Тем самым возможно нарушение биоценотического равновесия в пользу возбудителей. Спектр действия фунгицидов на фитопатогенные виды и на виды филлоплана не совпадает, Это приводит к перекрыванию экологических нищ, нарушению биоценотических связей в агроэкосистемах, которые, как уже отмечалось, более вероятны в пределах одной эпифитотиологической группы инфекций по основным экологическим нишам, а между разными эпифитотиологическими группами — по дополнительным перекрывающимся экологическим нишам. Однако подобные исследования только начинаются и требуют проведения долговременных стационарных опытов, а не разрозненных кратковременных наблюдении в полевых, а тем более вегетационных опытах.
Альтернативой химического метода на современном этапе является интегрированная защита растений (ИЗР), которая предусматривает комплексное использование в первую очередь устойчивых сортов, агротехнических приемов, а затем биологических и химических средств для сдерживания развития вредных видов в агроэкосистемах и поддержания численности их популяций на уровне ниже порога вредоносности.
При этом целесообразно различать ИЗР нескольких уровней: первого уровня — против отдельной или одной эпифитотиологической группы болезней; второго уровня — против болезней всех эпифитотиологических групп одной культуры; третьего уровня — против болезней, вредителей и сорняков одной культуры; четвертого и пятого уровней — защита растений от комплекса вредных видов в общей технологии возделывания сельскохозяйственных культур.
Эффективность ИЗР первого уровня была рассмотрена по равным эпифитотиологическим группам инфекций.
ИЗР третьего уровня не всегда эффективнее ИЗР второго и даже первого уровня, что свидетельствует о необходимости дальнейших теоретических и практических исследований по экологии взаимоотношении вредных и полезных видов на уровне агроэкосистем, динамики продукционного процесса сельскохозяйственных культур в онтогенезе. Однако и на данном этапе интегрированная защита растений позволяет значительно повысить рентабельность растениеводства. Общий уровень урожайности яровой пшеницы при комплексном применении устойчивых сортов, агротехнических и химических приемов и средств н борьбе с болезнями и вредителями с учетом фитосанитарного состояния почвы, семян и посевов увеличивался с 35,1—36,8 ц/га — при использовании только минеральных удобрений до 42,6—47,4 ц/га. Превышения норм нитратов и остатков пестицидов в продукции не обнаружено.
При интегрированной защите растений важно, чтобы способы борьбы воздействовали на один, два или все три специфических фактора эпифитотического процесса — источник возбудителя инфекции, механизм временной и пространственной передачи, восприимчивость растений к инфекции.
Каждый отдельный прием оказывает лишь частичный эффект, поэтому не в состоянии радикально решить задачи ИЗР первого, второго, а тем более третьего и более высоких уровней. Максимальный эффект достигается при целенаправленной интеграции приемов сначала с одинаковым, а затем разным спектром действия для сдерживания развития эпифитотического процесса ниже порога вредоносности в уязвимые (критические) фазы онтогенеза растений-хозяев.
В процессе формирования урожая полевых культур выделяют три основных периода: получение всходов заданной густоты к определенным календарным или фенологическим срокам; накопление биомассы вегетативных органов; формирование и созревание конечной продукции растениеводства. При этом различают четыре типа повреждений, наносимых вредными видами: изреживание всходов; угнетение растений и снижение темпов накопления ими биомассы; снижение количества и качества конечного продукта; повышение потерь в период уборки, транспортировки и хранения.
Для предотвращения указанных типов повреждений интегрированная защита растений проводится по периодам вегетации и фазам развития растений-хозяев по принципу фенологического календаря. Тем самым ИЗР становится неотъемлемой составной частью зональных технологий возделывания сельскохозяйственных культур.
Экологическое направление в интегрированной защите растений и грамотное применение приемов и средств по фазам развития культур вызывают необходимость иного управления всей службой защиты растении, развитие которой в настоящее время находится на втором этапе согласно классификации.
В развитии защиты растений можно выделить четыре этапа: при экстенсивном ведении сельского хозяйства на первом этапе, когда урожайность яровых зерновых культур, к примеру, не превышала 16—18 ц/га, борьба с болезнями растений сводилась, по существу, к протравливанию семян контактными препаратами против головневых заболеваний. При этом прибавка урожаев зерна составляла от 6—8 до 10—12%;
на втором этапе развития защиты растений наметился переход к дифференцированному протравливанию семян на основе их фитоэкспертизы. Фунгициды на вегетирующих растениях применяли преимущественно на семеноводческих посевах. Расширился ассортимент препаратов, в частности были синтезированы первые препараты системного действия — беномил и фундазол;
третий этап развития защиты растений совпадает с интенсификацией земледелия. Урожайность зерновых и других культур возрастает в 2 раза. На этом этапе применяется ИЗР, включающая интенсивные сорта, агротехнические, биологические и химические способы борьбы на основе прогноза вредоносности болезней и экономической окупаемости защитных мероприятий. Широко используются системные фунгициды. Если на первых двух этапах развития защиты растений хозяйственные, экономические, санитарно-токсикологические факторы учитывались только наполовину и лишь частично экологические, то при научно обоснованной интегрированной защите растений примерно на 75%;
четвертым этапом развития ИЗР является экологическая фаза, на которой все требования к ИЗР должны быть экологически сбалансированы, а решения приниматься в автоматическом режиме по типу АСУ с участием банка данных НИУ и станций защиты растений. Неизмеримо возрастает роль консультативных служб и экспертных программ для принятия научно обоснованных решений.
Мероприятия по защите растений от болезней и других вредных объектов осуществляет Государственная служба защиты растений, которая организует обследование сельскохозяйственных угодий, разрабатывает краткосрочные и долгосрочные прогнозы появления и развития вредителей и болезней растений, своевременно сигнализирует о сроках и месте борьбы с ними. Совместно с научными учреждениями участвует в разработке комплексных мероприятий по защите растений и организует их своевременное проведение. Служба защиты растений регламентирует применение химических и биологических средств защиты растений, следит за соблюдением технологии использования пестицидов, а также правил их хранения и транспортировки, что предупреждает их накопление в сельскохозяйственной продукции и почве выше установленных безопасных норм; контролирует мероприятия по охране окружающей среды от загрязнения пестицидами; организует размножение полезных биологических объектов (насекомые, микроорганизмы и др.) и осуществляет в дальнейшем контроль за их применением.