Причины снижения эффективности гербицидов

13 июля 2017 - С. В. Авраменко
Причины снижения эффективности гербицидов

Причины снижения эффективности некоторых гербицидов

в условиях 2017 года

 

Сергей Авраменко, кандидат сельскохозяйственных наук, ведущий научный сотрудник, докторант Института растениеводства им. В. Я. Юрьева НААН Украины (тел. +38-067-449-04-79),

Александр Мигловец, аспирант, Национальный университет биоресурсов и природопользования Украины

 

Для многих сельскохозяйственных предприятий, особенно восточной и южной частей Украины, текущий 2017 год выдался особенно сложным и необычным. Несмотря на соблюдение рекомендованных норм, внесение многих гербицидов (как почвенных, так и страховых) не обеспечило ожидаемого положительного результата: на полях массово отрастали сорняки (марь белая, амброзия полыннолистная, виды щетинника, куриное просо и др.) в ущерб сельскохозяйственным культурам и приводя к дополнительным материальным затратам, направленных на преодоление засоренности механическими и химическими способами. В отдельных случаях от внесения химических соединений происходила несвойственная при обычных условиях чрезмерная токсикация культурных растений.

Среди основных причин неудовлетворительного действия гербицидов рассмотрим традиционные ошибки агрономов, а также форс-мажорные обстоятельства, которые сложились в этом году.

Итак, наиболее распространенной технологической ошибкой было несвоевременное внесение препаратов. Известно, что самую высокую агрономическую эффективность большинство из зарегистрированных гербицидов проявляют при диапазоне положительных температур воздуха от 10 0С до 25 0С, то есть при температурном оптимуме для нормального роста и развития большинства растений нашей широты. При температурах, которые отличаются от оптимальных, в растениях существенно замедляются процессы метаболизма, что приводит к значительному уменьшению усвояемости химических соединений из внешней среды. Многие из агрономов полагались на свой опыт и ориентировались традиционными календарными сроками внесения препаратов, не принимая во внимание особенности погодных условий, сложившихся весной этого года и существенно отличающихся от средних многолетних показателей. В отдельных регионах после внесения почвенных гербицидов наблюдалось нетипичное снижение температуры воздуха и почвы до минусовых значений, даже с выпадением толстого слоя снега, что для середины апреля было аномальным для Украины явлением (фото 1).      

 Фото 1. Аномальный апрель 2017 г.

Во-вторых, почвенные гербициды нередко вносились на полях со значительным количеством растительных остатков, а также на не выравненных полях с крупно комковатой структурой, что в значительной степени затрудняло впитывающие способности растений к химическим соединениям, а, следовательно, и снижало их эффективность.

В-третьих, ошибочным было уменьшение количества рабочего раствора из рекомендованных 200-300 л/га до 100-150 л/га и меньше, что приводило к уменьшению контакта листовой поверхности растений с действующими веществами гербицидов, что при погодных условиях этого года было особенно недопустимым.

 В-четвертых, послевсходовые гербициды часто вносились в неподходящие фазы роста и развития сорняков. Физиологической основой высокой усвояемости молодыми растениями химических соединений (в т. ч. и гербицидов) является присущий им повышенный уровень клеточного обмена. Ткани молодых растений более обводненные, и соотношение свободной и связанной воды в них меньше, чем у старых растений. Такое состояние воды в молодых растениях обусловливает развитие в них физиолого-биохимических процессов на более высоком уровне, чем в старых. Прямым доказательством этого является повышенная у молодых растений интенсивность дыхания в теплый период, большее содержание органических кислот и повышенный биосинтез белковых и других высокомолекулярных веществ. Достоверно известно, что для получения максимальной эффективности внесение гербицидов должно происходить в ранние фазы роста и развития сорняков, в том числе для однолетних двудольных видов — от фазы семядолей до 3 листьев, для многолетних — в начале отрастания зеленой п оверхности, для злаковых — при высоте растений до 5 см и тому подобное.                                                                                                                       

В 2017 году агрономы традиционно ждали появления как можно большего количества сорняков, а уже после того вносили гербициды, чтобы обработать как можно больший экран. При этом первая волна сорняков перерастала, а, следовательно, и уменьшалась эффективность против нее препаратов. Кроме того, погодные условия этого года способствовали к появлению нескольких волн массового отрастания сорняков, а, следовательно, одноразовая гербицидная обработки была малоэффективной.

При этом, как при классической технологии защиты растений, так и при технологии «Сlearfield», химическая защита растений от сорняков должна включать как минимум два этапа — это применение гербицидов сплошного действия (глифосатов) до всходов культуры, что обеспечивает уничтожение наиболее массовой и опасной первой волны сорняков, а уже после того, по мере отрастания второй волны, применяются послевсходовые гербициды избирательного действия, гарантирующие максимальный гербицидный эффект. Хозяйства, которые придерживались этих рекомендаций, в начале-середине лета имели чистые поля, а те, которые решили экономить и возлагали надежду лишь на одноразовую обработку гербицидами избирательного действия, имели проблемы с засоренностью.

Кроме вышеупомянутых причин, в условиях текущего года значительное количество хозяйств имели вопросы относительно эффективности отдельных групп гербицидов, в частности тех, которые содержали в своем составе действующие вещества имазамокс, имазапир и другие и вносились в регламентированные сроки с рекомендованными нормами. Несмотря на частичную или полную гибель отдельных видов сорняков (виды дурнишника, щирицы, крестоцветных и др.), после внесения этих гербицидов происходило отрастание таких видов как марь белая, амброзия полыннолистная, осот розовый, щетинник сизый и зеленый и других, а в отдельных случаях и падалицы подсолнечника. Причем такая неутешительная картина происходила как как при внесении новых, так и хорошо известных и проверенных препаратов, эффективность которых в предыдущие годы была очевидной.

Учеными Института растениеводства им. В. Я. Юрьева НААН и других научно-исследовательских учреждений Украины удалось определить причины недостаточной эффективности гербицидов (в т. ч. на основе имазамокса и имазапира) против отдельных видов сорняков в условиях текущего года. Для обоснования этих причин и их последствий остановимся на некоторых физиологических процессах, которые происходят в растениях и от которых напрямую зависит эффективность тех или иных препаратов.

Итак, растительную клетку можно рассматривать как систему мембран, которые избирательно регулируют проникновение и выход веществ, создают так называемые компартменты (отсеки), что обеспечивает многогранный метаболизм и возможность осуществления диаметрально противоположных процессов. В мембранах находится ряд ферментов, которые образуют единый ферментативный ансамбль, создавая условия среды, определяя их активность и направленность. Состояние мембран регулирует водный режим всей клетки. Плазматические мембраны тесно связаны с внутриклеточными мембранами эндоплазматической сети, принимают участие в межклеточном взаимодействии. Сложный комплекс плазматических мембран с включением ферментативных систем обеспечивает восприятие, преобразование и передачу клетке сигналов из внешней среды. Таким образом, от толщины, химического состава и функциональности клеточных мембран зависит проницаемость химических препаратов из внешней среды и их перемещения в органы растений. При этом у разных видов растений функциональность клеточных мембран в зависимости от влияния внешних факторов существенно различается.

В условиях текущего года происходили резкие и продолжительные колебания температуры воздуха, которые приводили к значительному утолщению клеточных мембран у отдельных видов растений, что в значительной степени препятствовало проникновению химических соединений в растение и замедляло участие этих соединений в метаболизме.

Кроме того, для прохождения различных этапов онтогенеза растениям необходим неодинаковый температурный режим. По влиянию на растения природный температурный режим делят на три зоны: фоновую (наиболее благоприятную для роста и развития), зону закалки и зону повреждения. Для большинства растений Украины и большинства стран Европы диапазон фоновой температуры колеблется от 15 0С до 28 0С, а при температуре ниже 10 0С начинает происходить процесс закаливания.

Закаливание к холоду начинает происходить еще до всходов растения, при воздействии на набухшие или проросшие семена пониженной температуры или ее значительных колебаний. Довсходовое закаливание растений (непрерывное или с перерывами) влияет на активность ферментов, изменение интенсивности газообмена, содержание моносахаридов и растворимых форм азота.

Каждая стадия роста и развития растений характеризуется определенной величиной физиологического нуля, то есть температурой, ниже которой прекращается онтогенез и происходит ингибирование (торможение) развития растений. Ингибирование также в определенной степени обусловлено ​​уменьшением образования физиологически активных веществ. Для того, чтобы снять ингибирование развития растениям нужен температурный режим выше физиологического нуля, причем на срок, продолжительность которого зависит от глубины ингибирования.

При наступлении физиологического нуля (менее 10 0С) в растениях прекращается деление клеток и формируется механизм резистентности, то есть устойчивости к действию низких температур и проникновению пестицидов. Собственно, низкие температуры увеличивают время подготовки клеток к делению и продолжительность самого митоза.

Более быстрому выходу растений из стрессового состояния способствует внесение в этот период регуляторов роста и развития растений на основе аминокислот, фитогормонов и янтарной кислоты.

Процесс адаптации растений к действию низких температур (закаливание) состоит из двух фаз: фазу появления защитных реакций (непосредственное воздействие холода) и фазу реализации образованных изменений (последействия), благодаря которой возникают более приспособленные к действию стресс-фактора структуры и процессы.

Результатами многих исследований установлено, что длительное охлаждение вегетирующих растений существенно меняет ход физиологических процессов: происходит снижение интенсивности дыхания, уменьшается содержание белкового азота с одновременным увеличением азота аминокислот, распад белковых веществ клетки, уменьшается содержание хлорофиллина (хлорофилл в комплексе с белком и липоидом). Значительные изменения происходят и в водном режиме растений: уменьшается содержание коллоидно связанной воды, снижается водоудерживающая способность тканей листьев, то есть происходит обезвоживание растений.

Зато в период последействия закаливания происходит обратный ход процессов: интенсивность дыхания растений значительно превышает норму, увеличивается синтетическая способность организма, в частности через сутки после охлаждения повышается содержание хлорофиллина и белковых веществ в листьях, а повторно синтезированный белок имеет иные, чем до охлаждения свойства.

Таким образом, весенние перепады температуры воздуха и почвы, а также наличие длительного холодного периода весной 2017 года способствовали закалке растений и образованию механизмов их резистентности к химическим соединениям, в том числе и гербицидам.

Закаливание растений, в том числе и сорняков, приводило к изменениям водного режима, содержанию сухих веществ, подвижных азотистых и углеродистых соединений, кислотности клеточного сока, его электропроводности и другим изменениям.

Из трудов отечественных и зарубежных физиологов и биологов известно, что во время закалки в растениях происходит обезвоживание, нарушается структура протоплазмы, повышается концентрация клеточного сока, меняется расстояние между макромолекулами, меняется состояние митохондриального аппарата и процессы энергообмена, аэробное дыхание меняется анаэробным, накапливаются токсические продукты обмена веществ.

Чтобы выдержать зимой все неблагоприятные условия, растение должно перейти из активно растущего в качественно иное состояние, получившему название «закаленного». То есть, подготовка к зиме является комплексом многих сложных биохимических процессов, объединенных одним общим термином «закаливание растений».

Аномально холодная погода весной 2017 года вызвала физиологические изменения, которые обычно происходят в растениях только перед вхождением в зиму. Закаливанию сорняков способствовала сухая погода в течение 15 суток и более с температурой днем ​​10… 17 0С и со снижением ночью до 0-8 0С. Чем длительнее были колебания от повышенных температур к низким и наоборот, тем лучше проходил процесс закалки у растений и тем более устойчивыми к гербицидам оказывались сорняки.

Период закаливания, во время которого происходил хотя бы минимальный рост растений приводил к формированию более высокой устойчивости растений к неблагоприятным факторам внешней среды.

Кроме процессов закаливания и утолщения клеточных мембран, при перепадах температуры и дефиците влаги отдельные виды растений создавали дополнительные механизмы защиты от неблагоприятных факторов окружающей среды. Так, высокой резистентности к гербицидам у одного из самых распространенных сорняков этого года — мари белой способствовали физиологические изменения, которые заключались в образовании дополнительных слоев полых защитных клеток на поверхности листьев (так называемого воскового налета), особенно на верхней части, о чем свидетельствуют фотографии поперечного сечения третьего настоящего листа мари под микроскопом.

Фото 2. Лист мари белой в период закаливания под микроскопом. Виден толстый слой защитных клеток на поверхности листа.

Фото 2.

 

Фото №2 было сделано в засушливый период (середина мая), когда происходили существенные колебания температуры воздуха в ночные и дневные часы. При таких условиях на поверхности листа мари образовался толстый слой полых защитных клеток, который утолщался по мере роста растения и оказывал значительное препятствие для проникновения химических соединений. 

 

Внесение в этот период гербицидов (исследовали препараты на основе имазамокс и имазапир) было неэффективным: несмотря на некоторое угнетение в первые дни после внесения, в последующем происходило возобновление вегетации растений мари белой (фото №3).

 

Фото 3. Отрастание после внесения гербицида закаленной мари белой

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Фото №4 было сделано в теплый и увлажненный период (конец июня), при котором не происходило существенных колебаний температуры воздуха в ночные и дневные часы.

 

Фото 4. Лист мари белой в обычный период (без закаливания) под микроскопом. Слой защитных клеток на поверхности листа почти отсутствует.

 

 

 

 

При таких условиях защитный слой на листьях мари не образовывался, а применение в этот период гербицидов способствовало подавлению, а затем и полному уничтожению указанного сорняка (фото №5). 

 

 

 

Фото 5. Уничтожение гербицидом незакаленной мари белой

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Таким образом, на основе многолетних научных данных и проведенных в 2017 году исследований делаем вывод, что недостаточная эффективность некоторых гербицидов против отдельных видов сорняков (в т. ч. мари белой) в текущий период была обусловлена ​​неудовлетворительными погодными условиями, которые способствовали закаливанию растений на протяжении апреля — мая и образовании различных механизмов их устойчивости к факторам внешнего воздействия.

Во избежание подобных ситуаций в будущем, планируя внесение гербицидов, кроме соблюдения общеизвестных правил, агрономам следует обязательно учитывать погодные условия периода как до так и во время опрыскивания, а также брать во внимание агрометеорологический прогноз на несколько дней вперед.

 

С уважением, Сергей Авраменко, кандидат сельскохозяйственных наук, ведущий научный сотрудник, докторант Института растениеводства им. В. Я. Юрьева НААН Украины (тел. +38-067-449-04-79)

 

Рейтинг: 0 Голосов: 0 109 просмотров
Комментарии (0)

Нет комментариев. Ваш будет первым!

Кто онлайн?
Пользователей: 0
Гостей: 0
Сегодня были:
Алиса, abucun, iquxy, DazielTew, Clerissa, Clauziopig, Edwazdaloth, etabuba, KevinLal