основы химзащиты растений. Учебные пособия для высших учебных заведений с. Я. Попов, Л. А. Дорожкина, В. А. Калинин
 Скачать 6.6 Mb.
|
|
УЧЕБНИКИ И УЧЕБНЫЕ ПОСОБИЯ ДЛЯ ВЫСШИХ УЧЕБНЫХ ЗАВЕДЕНИЙ С. Я. Попов, Л. А. Дорожкина, В. А. Калинин ОСНОВЫ ХИМИЧЕСКОЙ ЗАЩИТЫ РАСТЕНИЙ Москва Учебное пособие УДК 632. 934(075. 8) ББК 44. Авторский коллектив С. Я. Попов, профессор, доктор биологических наук, Л. А. Дорожкина, профессор, доктор сельскохозяйственных наук, В. А. Калинин профессор, кандидат сельскохозяйственных наук под редакцией профессора С. Я. Попова (Московская сельскохозяйственная академия им. КА. Тимирязева) Авторы глав и разделов С. Я. Попов (введение, главы 1, 4, 5, 11), Л. А. Дорожкина (главы 7, 8, 9, 12), В. А. Калинин (главы 2, 3, 6, Рецензенты профессор, доктор биологических наук Дж али лов Ф. С. (МСХА им. КАТ ими рязева); кандидат биологических наук, старший научный сотрудник Долженко В. ИВ И ЗР Издано при спонсорской поддержке ЗАО Фирма «Август» Представлены основные сведения по химической защите растений от вредителей, болезней и сорных растений. Показано место химической защиты в интегрированной защите растений. Даны основы токсикологии классификация химических средств, токсичность пестицидов, резистентность вредных организмов, препаративные формы пестицидов и способы их применения. Указана характеристика основных химических средств защиты растений инсектицидов, акарицидов, фунгицидов, гербицидов и др. Приведены принципы оптимизации выбора пестицидов для защиты сельскохозяйственной культуры, показана организация работ по ее защите. Обозначены меры безопасности при работе с пестицидами. Учебное пособие предназначено для студентов высших учебных заведений, обучающихся по агрономическим специальностям, а также для специалистов, работающих в области защиты растений 5-9900220-1-8 9 785990 022010 ООО РА «Арт-Лион», 2003 ЗАО Фирма Август, 2003 ISBN Попов С. Я, Дорожкина Л. А, Калинин В. А. Основы химической защиты растений / Под ред. профессора С. Я. Попова. — М Арт-Лион, 2003. — 208 с, 3 табл, 4 ил. (Учебники и учебные пособия для высших учебных заведений ВВЕДЕНИЕ История развития мирового сельского хозяйства свидетельствует, что нежелание или неспособность земледельцев использовать защиту растений от вредных организмов неминуемо влечет за собой резкое снижение как валового производства, таки качества сельскохозяйственной продукции. Уже первые шаги ведения сельского хозяйства ранними цивилизациями показали, что монокультуры становились местом прокорма огромнейших популяций вредителей. В египетских бытописаниях времен царя Рамзеса II (1400 год до нашей эры) говорилось, что черви уничтожили половину урожая пшеницы, а гиппопотамы съели оставшуюся поля кишат крысами и кузнечиками (цит. по Росс и др, 1985). В ряде случаев вредные организмы оказывали прямое влияние на развитие и благосостояние отдельных народов и государств. Такие вредители, как саранча, и такие болезни растений, как запали мучнистая роса, упоминаются в Библии. Древние греки и римляне знали болезнь злаковых (ржи) под названием Огонь святого Антония» — спорынью, которая могла при попадании в хлеб вызывать сильные отравления. Издавна известна гниль картофеля (на современном языке — фитофтороз), которая, приобретя размах эпифито тии в Европе в середине XIX столетия, настолько поразила картофель в Ирландии, что 1, 5 миллиона ирландцев, чтобы не умереть с голода, эмигрировали за океан в Новый свет. Подсчитано, что в современных условиях на планете обитают около 30 ООО видов сорных растений, 10 ООО видов вредных насекомых и других членистоногих, 3 ООО видов нематод, 120 000 видов грибов, около 100 видов фитопатогенных бактерий и примерно 600 фитопатоген ных вирусов. Многие из них сформировали устойчивые пищевые связи с теми или иными группами культурных растений, приспособились пережидать временное отсутствие основного растения-хозяина, а при его появлении быстро накапливать свою численность. Достаточно на „ год-два оставить посевы или посадки без надлежащей защиты растений, как они переходят в разряд испорченных сорные растения забивают культурные, резко снижая их производительные силы болезни поселяются на тех или иных органах растений, приводя их в негодность вредители-фитофаги отнимают от растений отнюдь нелишние им ткани и вещества либо целиком съедают растения. Причиной всего этого служат объективные, эволюционно сложившиеся обстоятельства наличие в биоценозах или миграции в биоценозы достаточно больших и эффективно действующих группировок вредных организмов, способных поражать практически любую сельскохозяйственную культуру неустойчивость самой сельскохозяйственной культуры в современных экологических условиях, обусловленная законами биологической сукцессии (закономерной смены популяций различных видов в определенной последовательности. Эта неустойчивость также обусловлена привлечением вредителей с диких растений к более сладкому корму — культурному растению, проявлением достаточно слабой регуляции численности вредных видов со стороны полезных, невозможностью культурных растений самостоятельно противостоять воздействию неблагоприятных факторов вовремя перезимовки ив итоге производительно развиваться безучастия человека. В настоящее время стратегия развития сельского хозяйства многими видится через его устойчивое развитие на основе совершенствования и внедрения интегрированных систем земледелия. Эти системы не исключают использования минеральных удобрений и пестицидов. Указанной стратегии в целом придерживаются все страны, озабоченные собственной продовольственной независимостью, а также межгосударственные и общественные организации, принимающие во внимание демографические проблемы мира и проблему голода в развивающихся странах. Расчеты показывают, что население планеты увеличивается примерно на 250 тысяч человек вдень и при такой тенденции к 2020 году оно может достигнуть 8 миллиардов человек. С другой стороны, эффективность защиты растений в мире в среднем равна менее 50 %. Несмотря на совершенствование мер защиты растений, на неуклонное повышение затратна их защиту, на протяжении трех последних десятилетий стоимость потерь от вредных организмов находится почти на одном и том же уровне — около 1/3 стоимости продукции, производимой приданных условиях ведения растениеводства. Принимая во внимание такой рост населения на фоне ежегодного сокращении посевных площадей и такие потери от вредных организмов, большинство трезвомыслящих политиков и специалистов считают, что серьезной альтернативы пестицидам на сегодня нет. Однако это не значит, что показанная стратегия будет доминировать длительное время В развитых странах полным ходом опробываются альтернативные системы земледелия, предусматривающие сокращение внесения минеральных удобрений и замену традиционных пестицидов на биологические средства и методы защиты растений. Эта тенденция, ввиду неуклонного повышения ценности человеческой жизни и здоровья, ввиду все более ужесточающихся требований по гигиенической и экологической безопасности, может усиливаться. Это потребует тщательного обоснования применения пестицидов, умения выбрать из многих эффективное и более безопасное действующее вещество и совершенную препаративную форму. В этих условиях специалистам, связанным с производством и применением пестицидов, необходимо знать их положительные и отрицательные свойства. Данная книга, не претендующая на всестороннее освещение этой многообразной проблемы, тем не менее призвана существенно повысить уровень знаний по химической защите растений ХИМИЧЕСКИМ МЕТОД БОРЬБЫ С ВРЕДНЫМИ ОРГАНИЗМАМИ КАК СОСТАВНАЯ ЧАСТЬ ИНТЕГРИРОВАННОЙ ЗАЩИТЫ РАСТЕНИЙ Осмысленные поиски средств и методов борьбы с вредными организмами, угнетающими или повреждающими культурные растения, имеют историю, сопоставимую с историей земледелия. Первоначально борьба сними заключалась в механическом удалении сорных растений и больных культурных растений, в сборе, смыве или отпугивании вредителей. Но уже с 1000 года до нашей эры в борьбе с вредителями начали применять химические препараты и среди них — неорганическую серу с х годов нашей эры использовали мышьяк, позднее — арсенат свинца, криолит и борную кислоту. Аналогичные попытки борьбы с болезнями растений известны сначала новой эры, когда Плиний старший рекомендовал высыпать зерно, покрытое черной пылью (головней, в сосуды свином с добавлением толченых листьев кипариса. В середине XVII века Французская академия искусств и наук призвала ученых найти способы борьбы с твердой (вонючей) головней пшеницы. В ответ учеными было предложено обрабатывать семена материалами, содержащими такие фунгицидные вещества, как известь, поваренная соль, нитрат калия и моча. Во Франции также большое значение придавали защите виноградной лозы от болезни, известной ныне как пероноспороз ложная мучнистая роса. В 1885 году противнее изобрели средство под названием бордоская смесь — коктейль из медного купороса и извести, который используется до сих пор под этим же названием. В конце XIX века во Франции и Великобритании в посевах злаковых культур начали использовать первый массовый гербицид — медный купорос (сульфат меди. Однако во многих местах для прочистки полей от сорных растений по-прежнему применялся севооборот, включавший корнеплодные культуры, которые благодаря широким междурядьями их прополке служили главными очистителями почвы. В начале XX века вплоть дох годов в борьбе с вредителями в основном использовали настои и отвары растительных инсектицидов и среди них — пиретрума, производимого из далматской ромашки. В тоже время (до 1915 года) в борьбе с болезнями доминировали препара 6 Глава 1 ты серы и меди. Затем распространение получили органические препараты ртути, показавшие большой эффект в борьбе с семенной инфекцией злаков. Против сорняков применялись такие гербициды, как сульфат железа, серная кислота, хлористый натрий. Механизм действия данных гербицидов, как полагали агрохимики того времени, основывался на том, что злаковые менее увлажнялись при опрыскивании гербицидами, чем широколиственные сорняки, и потребляли меньше химикалиев. Начиная с х годов выдающиеся химики Штаудингер и Рузика (Staudinger, Ruzicka), а также Бутенандт (Butenandt) расшифровали химические структуры пиретрума и других растительных инсектицидных соединений. Химики Бартон, Прелог и Вудварт (Barton, Prelog, Woodwart) получили за подобные работы нобелевские премии. Некоторые из упомянутых химиков изменяли структурные формулы, чтобы добиться большего эффекта действия веществ, другие искали прототипы природных структур для синтетиков с улучшенным действием (Copping, Hewitt, В е годы главной задачей стал поиск синтетических органических пестицидов. К тому времени химическая индустрия имела множество веществ, которые нуждались в тестировании на токсические свойства. Такое тестирование было хорошо организовано. В те же годы стал использоваться ДНОК (динитроортокрезол), который в зависимости от концентрации уничтожал в местах применения почти все живые организмы, включая таких как вредители, грибные патогены и сорные растения. На рубеже х годов в открытии и синтезе пестицидов произошли два значимых события. Одно связано с открытием вначале х годов, вовремя Второй мировой войны, гормональных гербицидов, каких тогда называли — производных феноксиуксусных кислот Д и 2М-4Х. Эти ауксинные вещества обладали невиданной ранее выраженной селективностью и гербицидной активностью. Примененные вначале на злаковых в борьбе с горчицей полевой, они далее показали достаточно эффективное действие против двудольных сорных широколиственных растений. Второе событие, еще более значимое, касалось открытия инсектицидных свойств ДДТ (собственно химическое вещество ДДТ — 1,1-ди(4-хлорфенил)-2,2,2-трихлорэтан — описали получил химик Цейдлер еще в 1874 году. Инсектицидная активность ДДТ была обнаружена в 1939 году швейцарским химиком Паулем Мюллером, изучавшим инсектицидные свойства различных соединений по программе фирмы «Гейги АГ» (Geigy AG) в Базеле. ДДТ эффективно действовал на многих вредителей и опасных переносчиков различных болезней домашних животных и человека и казался фантастичным препаратом. Сего помощью впервые в истории остановили эпидемию брюшного тифа (людей опыливали дустом ДДТ, чтобы уничтожить переносчиков, а также почти победили человеческую малярию. В 1948 году Мюллеру за изучение инсектицидных свойств ДДТ также вручили Нобелевскую премию. Одновременно группа хлорорганических соединений, к которым принадлежал ДДТ, активно исследовалась. В 1942 году она была пополнена эффективным в уничтожении вредителей препаратом — гек сахлорциклогексаном (ГХЦГ) и его гамма-изомером — линданом (ГХЦГ впервые был синтезирован Фарадеем в 1825 году. За летний период, начиная с 1947 года, когда активно заработали заводы по производству хлорорганических препаратов, их было выпущено 3 628 720 т с содержанием 50 — 73 % хлора (Casida, Quistad, Каковы же оказались последствия столь массового применения этих препаратов? До концах годов пестициды фактически не рассматривались в качестве риска для здоровья людей и окружающей среды. Однако масштабное использование инсектицидов в середине XX века подняло вопросы их безопасности. ДДТ оказался сильно токсичным для млекопитающих, рыб и птиц. Он долго сохранялся в почве, при поступлении в организм животных и человека накапливался в жировой ткани и печени, выделялся с молоком и яйцами. Главным событием, повлиявшим на изменение отношения людей к применению ДДТ и других подобных пестицидов, оказалась книга Рэчел Карсон (Rachel Carson) Безмолвная весна («Silent Spring»), опубликованная в 1962 году. Аргументы Карсон взывали о помощи погибающим животными были направлены в основном против ДДТ, но их влияние ощутила вся агрохимическая индустрия. Слово пестицид стало восприниматься как угроза человеку, большее внимание стали уделять экологии окружающей среды. На фоне критики ДДТ в конце х — начале х годов стала формироваться новая стратегическая концепция защиты растений — интегрированная защита растений (ИЗР), которая предусматривала отказ от вседозволенного и масштабного применения химических средств и интеграцию основных методов борьбы с вредными организмами. Первыми разработчиками концепции признаются американские ученые Стерн, Смит, ван де Боши Хаген (Stem, Smith, van de Bosh, Hagen); несколько позднее важный вклад, касающийся расчетов экономических порогов вредоносности, сделал Нортон (Norton). 8 Вначале концепция ИЗР рассматривалась как рациональная организация борьбы с вредителями. В частности, эксперты Продовольственной комиссии ФАО обозначили ИЗР как систему рациональной организации борьбы с вредителями, которая, учитывая конкретные условия среды и динамику популяции вида вредителя, использует все совместимые способы и методы, чтобы поддерживать численность популяций вредителя ниже экономического порога (цит. по Коппел, Мертинс, 1980). Особый акцент делался на учет экономического порога вредоносности (ЭПВ), под которым в общем плане понимали численность популяции вредного вида или степень повреждения растений, при которых потери достигают хозяйственно ощутимого уровня. По определению Танского (1980, 1988), за ЭПВ принимают потери урожая не менее 3 — 5 %, при этом применение активных средств защиты растений должно повышать рентабельность производства культуры и снижать ее себестоимость. Позднее, вплоть до наших дней, интегрированную защиту растений стали рассматривать прежде всего как регуляцию популяций вредных организмов в агробиоценозах. В этом плане акцент делается не на механическое истребление вредных организмов любыми путями, а на управление численностью и вредоносностью их популяций. Это возможно при тщательном контроле фитосанитарной обстановки, прогнозе численности и вредоносности вредных организмов. Одновременно предусматриваются ограничение вредоносности популяций до экономически неопасных уровней и сохранение естественного природного регуляторного механизма, минимальное токсическое воздействие на окружающую среду. В современном понимании интегрированная защита растений — это регуляция популяций вредных организмов на основе знания конкретной фитосанитарной обстановки (мониторинга и прогноза вредоносности, использующая факторы устойчивости растения и природные рейдирующие факторы, при необходимости проводимая активными средствами и методами защиты растений с учетом экономических порогов вредоносности и одновременно удовлетворяющая экологическими экономическим требованиям. Интегрированная защита растений включает методы профилактики заселения (заражения) агроценозов вредными организмами, в том числе карантинные и Организационно-хозяйственные мероприятия, использование устойчивых сортов и гибридов растений, проведение надлежащих агротехнических обработок, применение биологических и химических средств защиты растений. Химический метод защиты растений в этой связи рассматривается как элемент интегрированной защиты растений, надежно и быстро сокращающий численность (плотность) популяций вредных объектов до экономически приемлемого уровня, когда иначе нельзя выполнить эту задачу. Без него невозможно использовать некоторые современные технологии выращивания сельскохозяйственных культур. Борьба со многими фитопатогенными организмами, ежегодно поражающими посевы и посадки культур, также основана на превентивном (профилактическом) применении фунгицидов (например, протравливание семян. Против саранчи и других мигрирующих видов, относящихся к особо опасным, при угрозе их распространения используют быстродействующие инсектициды. Интегрированная защита растений — это многоуровневая система защиты. Она может быть разработана как борьба с одним видом или с группой доминирующих видов вредных организмов на конкретном поле. С другой стороны, она же может быть организована в пределах севооборота или крупных ландшафтных агробиосистем. Многообразие решаемых задач возводит ее в искусство управления агроценозами и сельскохозяйственными ландшафтами, и химический метод борьбы с вредными организмами, образно выражаясь, в этой системе может быть уподоблен скальпелю хирурга. В свою очередь, интегрированная защита растений является элементом технологии выращивания сельскохозяйственных культур. Она базируется на высокой агротехнике, обеспечивающей полноценное развитие растений, на эффективной их защите, на надлежащем хранении урожая КЛАССИФИКАЦИЯ ХИМИЧЕСКИХ СРЕДСТВ ЗАЩИТЫ РАСТЕНИЙ Химические средства зашиты растений в настоящее время являются неотъемлемой частью технологий возделывания сельскохозяйственных культур во всем мире. Они широко применяются также в процессе хранения и транспортировки готовой продукции, при дезинсекции и дезинфекции помещений. При этом на рынке представлено огромное количество биологически активных соединений и микробиологических препаратов. В последнем, двенадцатом, издании Справочника по пестицидам (The Pesticide Manual, 2000) Британского комитета по защите растений приведены данные по 1 410 веществам, применяемым в качестве средств защиты растений. Данный список постоянно расширяется и обновляется. Все это разнообразие химических и микробиологических средств защиты растений объединено под единым названием — пестициды, от латинских слов — pest (чума, зараза, всеобщее бедствие) и eidos (убивать), В Федеральном законе РФ О безопасном обращении с пестицидами и агрохимикатами» (№ 109-ФЗ от 19. 07. 97) определено, что пестициды — это химические или биологические препараты, используемые для борьбы с вредителями и болезнями растений, сорными растениями, вредителями хранящейся сельскохозяйственной продукции, бытовыми вредителями и внешними паразитами животных, а также для регулирования роста растений, предуборочного удаления листьев (дефолианты, предуборочного подсушивания растений (десиканты). Для того чтобы улучшить и ускорить процессы изучения и использования пестицидов, эти вещества классифицируются по объектам применения, по способам проникновения в организм, характеру и механизму действия, а также по химическому строению. 11 |