Агрохимия, 2019, № 11, стр. 38-47

ВВЕДЕНИЕ

По данным ФАО, ежегодно от вредных организмов сельское хозяйство недополучает порядка 21–36% урожая. Одной из наиболее вредоносных групп являются вредители зерновых культур.

Клоп вредная черепашка, который является ярким представителем данной группы, способен повреждать растения на протяжении всего вегетационного периода [1]. Перезимовавшие клопы наносят уколы в основание стебля развивающихся побегов, поражая точку роста, зачаток колоса. Поврежденные побеги прекращают рост и постепенно отмирают. Личинки младших возрастов, высасывая сок из различных частей колоса, вызывают полную или частичную белоколосость, иногда деформацию колоса [2]. Наибольший ущерб причиняют личинки старших возрастов и молодые взрослые клопы, наносящие уколы в зерновки в период от молочной до полной спелости. При питании клоп со слюной вводит в зерновку сильные протеолитические ферменты, разрушающие клейковину. В результате сильно снижаются хлебопекарные качества зерна [3].

Защитные мероприятия остаются неотъемлемой составляющей технологий возделывания зерновых культур, гарантирующие получение высоких и стабильных урожаев [4–8]. Немаловажную роль играет химический метод защиты растений. Первые исследования по использованию инсектицидов в борьбе с вредителями зерновых культур относятся к началу XX века. Применение веществ различной природы (хлорной извести, хлорпикрина, бензола, дихлорэтана, различных кислот и щелочей, нафталина, зеленого мыла, водного раствора аммиачной селитры) не давало положительных результатов. Реально химический метод в борьбе с вредителями на зерновых культурах становится значимым в 50-х годах прошлого века, когда началось широкое использование инсектицидов органического синтеза, в первую очередь фосфор- и хлорорганических [9, 10]. В дальнейшем совершенствовали стратегию и тактику химической борьбы, изучали и уточняли экономические пороги вредоносности, при которых оправданы затраты на защиту посевов. На смену стойким в окружающей среде инсектицидам приходили менее стойкие, с более низкими нормами применения. Одновременно шло совершенствование препаративных форм инсектицидов. Метод опыливания был заменен опрыскиванием. Все эти меры позволили повысить экономическую эффективность борьбы с вредной черепашкой [11–13].

Таким образом, процесс совершенствования ассортимента инсектицидов непрерывен и объединен общей целью – улучшением качественных показателей препаратов. В связи с этим большое значение имеет формирование ассортимента средств борьбы, позволяющего обеспечить, помимо высокой эффективности, экологическую безопасность их применения [14].

Следует отметить, что против вредителей зерновых культур в настоящее время разрешено использовать препараты, относящиеся к разным классам химических соединений. Главным достоинством пиретроидов является высокая стартовая эффективность (95–100%) и относительно низкая цена, но у них короткий период защитного действия. При этом они полностью разлагаются через 15–20 сут после применения.

У фосфорорганических препаратов (ФОС) защитное действие проявляется в течение 20–30 сут. Кроме этого, препараты на основе действующего вещества диметоат обладают не только контактно-кишечным, но и системным действием. Эта группа препаратов обладает высокой инсектицидной активностью даже в условиях неблагоприятной погоды, длительным периодом защитного действия. Основными недостатками этих инсектицидов являются относительно высокие нормы применения и высокая токсичность для пчел, энтомофагов, животных, человека. Тем не менее, ФОС по объему применения многие годы занимают одно из ведущих мест.

Ассортимент препаратов для защиты зерновых культур постоянно совершенствуется как в направлении увеличения общего количества препаратов, так и в увеличении количества химических классов. Широкое распространение получили менее опасные в санитарном и экологическом отношении препараты [15].

Анализ перечня разрешенных препаратов позволил выявить тенденции, происходившие в данной области за последние 12 лет (табл. 1). В последние годы число инсектицидов увеличилось за счет появления большого количества аналогичных препаратов. Если в 2000 г. преобладали инсектициды иностранных фирм, то в последнее время количество инсектицидов увеличилось за счет появления большого количества аналогичных препаратов отечественного производства.

Особенно расширился ассортимент пиретроидов на основе циперметрина, а также альфа-циперметрина, зета-циперметрина, лямбда-цигалотрина. Из ФОС зарегистрированы аналоги на основе диметоата, фенитротиона, из химического класса неоникотиноидов – на основе действующих веществ имидаклоприда и тиаметоксама. Эти препараты обеспечивают высокую биологическую эффективность в борьбе с вредителями [16].

Препараты из химических классов неоникотиноидов (например, актара, ВДГ (350 г/л), моспилан, РП (200 г/кг)), фенилпиразолов (регент, ВДГ (800 г/кг)) обладают принципиально различными механизмами действия. Отличительной особенностью этих препаратов являются низкие нормы применения, что является одним из важных критериев оценки уровня экологической безопасности, а также направлением в совершенствовании ассортимента химических средств, способствующим снижению токсической нагрузки на биоценоз.

Какие главные аспекты надо помнить при планировании использования инсектицидов? Нельзя не учитывать, что пиретроиды, будучи эффективными в отношении вредной черепашки, являются высокотоксичными и персистентными токсикантами широкого спектра действия и представляют опасность для сообщества членистоногих пшеничного поля на продолжительный срок, резко снижая численность естественных врагов вредителя даже при однократной обработке [17–19]. При интенсивном применении пиретроидов происходит значительное обеднение видового разнообразия пшеничного агробиоценоза, что благоприятствует росту численности и вредоносности отдельных видов фитофагов. Напротив, неоникотиноиды и фенилпиразолы, будучи среднетоксичными и менее персистентными соединениями в сравнении с пиретроидами в меньшей степени влияют на энтомофагов в пшеничном агробиоценозе и тем самым не в такой степени обедняют его биоразнообразие. Более того, инсектициды этих химических классов, особенно неоникотиноиды по сравнению с ФОС-препаратами и пиретроидами, обладают малой опасностью для теплокровных животных и человека при применении из-за низких показателей токсической нагрузки на единицу защищаемой площади и характеризуются быстрой деградацией в растениях пшеницы, в результате чего при однократной обработке в продукции урожая отсутствуют их токсические остатки. Это свидетельствует о перспективности использования неоникотиноидов и фенилпиразолов в системах интегрированной защиты пшеницы.

Многолетнее и широкомасштабное применение инсектицидов привело к появлению резистентных популяций вредной черепашки, вследствие чего химические обработки в рекомендованных нормах не дают ожидаемого эффекта. Эта серьезная проблема требует разработки стратегии химической борьбы, которая позволит затормозить процесс дальнейшего развития резистентности.

В борьбе с популяциями вредной черепашки, которые характеризуются низкими и средними уровнями резистентности к пиретроидам, эффективны ФОС, а также инсектициды из других химических классов (регент, ВДГ (800 г/кг), актара, ВДГ (350 г/л)). При высоких уровнях резистентности пиретроиды необходимо исключать из систем защиты растений, чередуя обработки инсектицидами разного механизма действия (регент, ВДГ (800 г/кг) и моспилан, РП (200 г/кг) между собой или с ФОС.

Возможность снижения уровня резистентности и повышения эффективности химических обработок появляется при использовании смесей пиретроидов с другими препаратами при сниженных нормах применения [20].

Среди направлений, которые составляют основу совершенствования ассортимента инсектицидов, в последнее время приоритетом пользуется комбинирование в одном препарате 2-х и более действующих веществ [21–24]. Например, в перечне пестицидов, разрешенных к применению на территории РФ в 2018 г., на различные комбинации действующих веществ в группе инсектицидов в борьбе с вредной черепашкой приходится 19% от общего количества препаратов. Комбинирование действующих веществ в одном препарате позволяет повысить начальную токсичность, улучшить и стабилизировать продолжительность действия за счет компоновки действующих веществ из химического класса пиретроидов и ФОС, неоникотиноидов. С помощью данного приема удается достичь повышения начальной токсичности и более стабильного, продолжительного действия за счет комбинации различных действующих веществ из разных химических классов.

Параллельно указанному направлению обозначилось еще одно направление. Оно строится на основе бинарного комплектования 2-х зарегистрированных на конкретной культуре и против нескольких вредных организмов препаратов. Примерами могут служить специальные предложения по использованию комплектов сирокко Трио (состоит из инсектицидов сирокко, КЭ (400 г/л диметоатма) и борей, СК (150 г/л имидаклоприда +50 г/л лямбда-цигалотрина).

Одновременно с совершенствованием ассортимента препаратов ведут работы по модернизации препаративных форм [25]. В результате появились такие формуляции, например, концентрат суспензии (КС), суспензионный концентрат (СК), водно-диспергируемые гранулы (ВДГ).

В итоге можно заключить, что совершенствование ассортимента – процесс непрерывный и довольно активный, что выражается в развитии ряда направлений химического метода защиты, касающихся как изменения перечня препаратов, так и содержания самих препаратов (увеличение количества препаратов из химических классов неоникотиноидов и комбинированных препаратов). Также важную роль играет и чередование препаратов в процессе использования для предотвращения развития резистентности. Таким образом, необходимо постоянно изучать препараты, устанавливать их биологическую эффективность и безопасность. Цель работы – совершенствование ассортимента средств химической защиты озимой пшеницы от клопа вредной черепашки (Eurygaster integriceps Put.).

МЕТОДИКА ИССЛЕДОВАНИЯ

Анализ ассортимента препаратов, предназначенных для борьбы с вредной черепашкой, проводили на основе списка пестицидов и агрохимикатов, разрешенных к применению на территории Российской Федерации (2006–2017 гг.) [26].

Биологическую оценку инсектицидов для зашиты пшеницы от вредной черепашки проводили в вегетационные сезоны 2007–2017 гг. на базе филиала ВИЗР “Ростовская НИЛ ВИЗР” и в ООО “Успех Агро” (Ростовская обл., Сальский р-н), а также в опытно-производственном хозяйстве Волжского научно-исследовательского института гидротехники и мелиорации (Саратовская обл., Энгельсский р-н). Опыты закладывали на районированных сортах. Материалом для исследования служили инсектициды из разных химических классов.

Оценку биологической эффективности инсектицидов проводили в соответствии с общепринятыми методиками по испытаниям инсектицидов в сельском хозяйстве [27].

Отбор образцов (зеленой массы, зерна и соломы) для исследования микроколичества препаратов осуществляли в соответствии с “Унифицированными правилами отбора проб сельскохозяйственной продукции, продуктов питания, объектов окружающей среды для определения микроколичеств пестицидов” (1983 г.). Изучение динамики остаточных количеств действующих веществ пестицидов проводили в аналитической лаборатории Центра биологической регламентации использования пестицидов и в Центре коллективного пользования ВИЗР.

Определение микроколичеств диметоата, хлорпирифоса, лямбда-цигалотрина, дельтаметрина, циперметрина, тиаметоксама и фипронила в зеленой массе и урожае озимой пшеницы проводили согласно соответствующим методическим указаниям, утвержденным Роспотребнадзором (1992, 2004, 2006, 2011 гг.).

РЕЗУЛЬТАТЫ И ИХ ОБСУЖДЕНИЕ

В табл. 2 представлены данные биологической эффективности комбинированных препаратов, полученные в Саратовской и Ростовской обл. в 2007–2017 гг. Анализ полученных данных позволил сделать вывод, что несмотря на некоторые различия исследованные препараты показали высокую биологическую эффективность в 2-х различных почвенно-климатических зонах.

Эффективность комбинированного препарата борей, СК (150 + 50 г/л) составила 72.5–91.0% (0.08 л/га), 77.9–95.6% (0.1 л/га) в Саратовской обл. (II почвенно-климатическая зона) и 94.3–100% (0.08 л/га), 92.9–100% (0.1 л/га) в Ростовской обл. (III почвенно-климатическая зона).

Препарат дишанс, КЭ (400 г/л) из химического класса ФОС показал эффективность на уровне 78.2–95.8% (1.0 л/га), 78.9–98.6% (1.5 л/га) в Саратовской обл. и 89.4–100% (1.0 л/га), 100% (1.5 л/га) в Ростовской обл.

Исследование препарата тиара, КС (350 г/л) из класса неоникотиноидов показало, что препарат высоко эффективен в борьбе с вредителем: снижение численности вредной черепашки составило 78.4–95.6% (0.04 л/га), 83.9–98.2% (0.06 л/га) в Саратовской обл. и 83.6–100% (0.04 л/га), 95.8–100% (0.06 л/га) в Ростовской обл. [28].

Изучение биологической эффективности препарата децис Эксперт, КЭ (100 г/л) химического класса пиретроидов показало, что препарат в норме применения 0.075 л/га снизил численность вредителя на 76.0–92.4% (Саратовская обл.) и на 87.8–100% (Ростовская обл.), а в норме применения 0.125 л/га – на 78.8–98.9% и 93.5–100% соответственно.

Биологическая эффективность комбинированного инсектицида кунгфу Супер, КС (141 + + 106 г/л) составила 79.2–93.3% (норма 0.1 л/га), 86.1–97.7 (норма 0.2 л/га) в Саратовской обл. и 87.9–100% (0.1 л/га), 96.2–100% (0.2 л/га) в Ростовской обл.

Препарат монарх, ВДГ (800 г/кг) химического класса фенилпиразолов показал эффективность на уровне 96.2–100% в Саратовской обл. и 93.1–100% в Ростовской обл. в норме применения 0.03 кг/га.

Комбинированный инсектицид суперкилл, КЭ (500+50 г/л) снизил численность вредной черепашки на 89.0–100% (Саратовская обл.) и на 97.4–100% (Ростовская обл.) в норме применения 0.6 л/га [29].

Первый 3-компонентый комбинированный инсектицид борей Нео, СК (50 + 100 + 125 г/л) снизил численность вредной черепашки на 86.7–100% (0.1 л/га), 100% (0.2 л/га) в Саратовской обл. и на 82.8–100% (0.1 л/га), 100% (0.2 л/га) в Ростовской обл.

Препарат гранулам, ВДГ (240 г/кг), относящийся к химическому классу пиретроидов, также показал высокую биологическую эффективность. Она составила 83.3–97.3% в Саратовской обл. и 90.3–100% в Ростовской обл. в норме применения 0.03 кг/га.

На 3–7–14-е сут после обработки комбинированным препаратом ханзо, КС (140 + 100 г/л) в 2017 г. биологическая эффективность составила 80.3–90.7–97.5% (0.1 л/га), 89.2–93.7–100% (0.15 л/га) в условиях Ростовской обл. и 100–96.9–92.9% (0.1 л/га), 100–100–96.2% (0.15 л/га).

Вопросы безопасного обращения с инсектицидами чрезвычайно важны, т.к. они могут представлять реальную опасность для здоровья людей и окружающей природной среды. В связи с этим требуется проведение токсикологической оценки пестицида и риска его возможного негативного влияния на здоровье населения и обоснования регламентов применения.

В связи с вышесказанным в рамках исследования проводили изучение динамики деградации остаточных количеств действующих веществ инсектицидов.

Экотоксикологическая оценка инсектицида децис Экспет, КЭ (100 г/л) потребовала изучения динамики разложения дельтаметрина для установления степени экологической опасности конечного продукта.

Показано (рис. 1а), что содержание действующего вещества уменьшалось и к 14-м сут после обработки не превышало МДУ, равный 0.01 мг/кг. Важно также отметить факт, что содержание данного действующего вещества в 2013 г. было меньше, чем в 2012 г., что, по-видимому, связано с метеорологическими условиями 2013 г., когда в июне на фоне повышенной температуры воздуха по сравнению со средними многолетними показателями, осадков выпало 55.3 мм, что было меньше среднемноголетней нормы. В таких условиях деградация токсиканта проходила быстрее. Необходимо отметить, что содержание дельтаметрина в колосьях и зерне не превышало МДУ, что свидетельствовало о соответствии конечного продукта санитарно-гигиеническим нормативам.

Рис. 1.

Динамика разложения в зеленой массе озимой пшеницы: (а) – дельтаметрина при применении инсектицида децис Эксперт, КЭ (0.125 л/га), (ООО “Успех Агро”, 2012, 2013 гг.); (б) – тиаметоксама при применении инсектицида тиара, КС (0.06 л/га), ООО “Успех Агро”, 2011, 2012 гг.); (в) – фипронила при применении инсектицида монарх, ВДГ (0.03 кг/га) (ООО “Успех Агро”, 2012, 2013 гг.); (г) – метаболита фипронила (фипронил-сульфона) при применении инсектицида монарх, ВДГ (0.03 кг/га), (ООО “Успех Агро”, 2012, 2013 гг.); (д) – тиаметоксама и лямбда-цигалотрина при применении инсектицида кунгфу Супер, КС (0.2 л/га), (ООО “Успех Агро”, 2011 и 2012 гг., остаточные количества тиаметоксама отмечены только в день проведения обработки, их количество составило 2.33 мг/кг); (е) – хлорпирифоса и циперметрина при применении инсектицида суперкилл, КС (500+50 г/л), (0.6 л/га), (ООО “Успех Агро”, 2012 г.).

Таким образом, результаты исследования (в 2012, 2013 гг.) динамики разложения дельтаметрина позволили сделать вывод о том, что высокое содержание данного вещества в зеленой массе растений способствовало сохранению длительного защитного эффекта данного препарата. В то же время отсутствие остаточных количеств в урожае свидетельствовало об экологической безопасности конечного продукта.

Для более полного уточнения экотоксикологических характеристик инсектицида тиара, КС (350 г/л) в данном опыте в течение вегетационных сезонов 2011–2012 гг. также проводили изучение динамики разложения тиаметоксама в зеленой массе растений озимой пшеницы (рис. 1б).

Проведенное исследование показало, что содержание действующего вещества инсектицида тиара, КС в день обработки составило 2.11 мг/кг, уже на 10-е сут оно снизилось до 0.41 мг/кг. На 20-е сут после обработки действующее вещество деградировало до неопределяемых количеств. В 2012 г. из-за того, что среднесуточные температуры воздуха превышали норму на 3–6°, растения пшеницы развивались более быстрыми темпами, но и деградация пестицидов проходила быстрее: уже на 20-е сут после обработки содержание тиаметоксама не превышало МДУ (равный 0.05 мг/кг) и в дальнейшем продолжало снижаться. При этом стоит отметить, что в урожае не было обнаружено остаточных количеств тиаметоксама (в рамках предела обнаружения).

Опираясь на результаты исследования динамики разложения тиаметоксама в 2011–2012 гг., можно сделать вывод об экологической безопасности урожая в связи с отсутствием в нем остаточных количеств тиаметоксама (в рамках предела обнаружения).

В опытах 2012 и 2013 гг. наряду с биологической эффективностью препарата монарх, ВДГ (800 г/кг) изучали динамику деградации фипронила и его метаболита фипронил-сульфона (рис. 1в, г). Показано, что фипронил довольно быстро разрушался в растениях пшеницы, т.к. на 20-е сут его количество не превышало МДУ (равный 0.005 мг/кг). Необходимо отметить, что на 10-е сут после обработки в зеленой массе растений был обнаружен метаболит фипронила – фипронил-сульфон. Сопоставив данные токсикологических опытов с данными деградации фипронила в озимой пшенице, предположили, что эффективность инсектицида была связана с появлением и накоплением в растениях метаболита фипронила (рис. 1г).

В целом 2-летние исследования инсектицида монарх, ВДГ (800 г/кг) показали, что препарат был высокоэффективым в отношении вредной черепашки, проявил себя как умеренно токсичный инсектицид в отношении полезных членистоногих, не персистентный в объектах окружающей среды. Это свидетельствовало о перспективности использования исследованного препарата.

Помимо оценки биологической эффективности препарата изучили динамику разложения тиаметоксама и лямбда-цигалотрина, входящих в состав комбинированного инсектицида кунгфу Супер, КС (141 + 106 г/л) в зеленой массе растений озимой пшеницы и в урожае (рис. 1д).

При изучении деградации действующих веществ комбинированного препарата кунгфу Супер, КС (141 + 106 г/л) в 2011 г. при норме применения 0.2 л/га установлено, что тиаметоксам, входящий в состав препарата кунгфу Супер, КС деградировал до неопределяемых количеств уже на 14-е сут после обработки (остаточные количества тиаметоксама отмечены только в день проведения обработки, их количество составило 2.33 мг/кг). Действующее вещество лямбда-цигалотрин того же препарата деградировало до МДУ на 28-е сут после обработки. В 2012 г. среднесуточные температуры воздуха превышали норму на 3–6°С. Растения пшеницы развивались более быстрыми темпами, но и деградация пестицидов проходила быстрее, уже через 2 нед после обработки содержание тиаметоксама и лямбда-цигалотрина не превышало МДУ (равных 0.05 и 0.01 мг/кг соответственно) и в дальнейшем продолжало снижаться. При этом в урожае как 2011 г., так и 2012 г., не было обнаружено остаточных количеств тиаметоксама и лямбда-цигалотрина (в пределах обнаружения). На основе результатов изучения динамики разложения тиаметоксама и лямбда-цигалотрина, можно сделать вывод об экологической безопасности урожая в связи с отсутствием в нем остаточных количеств тиаметоксама и лямбда-цигалотрина.

Изучение динамики остаточных количеств действующих веществ комбинированного инсектицида суперкилл, КЭ (500 + 50 г/л) показало, что содержание циперметрина в 2012 г. не превышало МДУ на 10-е сут после обработки, хлорпирифоса – на 20-е сут после обработки (рис. 1е). Отмечено, что остаточных количеств данных действующих веществ в урожае обнаружено не было.

Обобщая данные по деградации и трансформации инсектицидов децис Эксперт, КЭ (100 г/л), тиара, КС (350 г/л), монарх, ВДГ (800 г/кг), кунгфу Супер, КС (141 г/л + 106 г/л), Суперкилл, КЭ (500 г/л + 50 г/л) можно сделать вывод, что действующие вещества данных токсикантов не обнаружены в урожае озимой пшеницы, что свидетельствовало о том, что полученная продукция полностью соответствовала санитарно-гигиеническим нормативам и, следовательно, препараты можно использовать для защиты озимой пшеницы от клопа вредная черепашка.

Приведенные результаты соответствовали данным других авторов, которые показали, что на динамику разложения и трансформации действующих веществ влияли многие факторы, в том числе и температура [30–32].

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Таким образом, установлено, что все изученные препараты инсектицидов показали достаточно высокую биологическую эффективность в борьбе с клопом вредная черепашка в разных зонах страны (как в Саратовской, так и Ростовской обл.). Действующие вещества данных токсикантов не обнаружены в урожае озимой пшеницы, что свидетельствовало о том, что полученная продукция полностью соответствовала санитарно-гигиеническим нормативам, и препараты можно рекомендовать для защиты озимой пшеницы от клопа вредная черепашка.