Современное состояние и пути совершенствования химического метода защиты растений

Содержание

Введение

Потребность в средствах защиты растений возникла, как только люди начали заниматься земледелием, культивированием растений [3]. В древних трактатах, написанных еще до новой эры, авторы советуют обрабатывать семена растений морской водой, настоями трав, а для борьбы с насекомыми использовать порошок далматской ромашки и других, известных в то время средств.

Даже в те времена нельзя было полагаться только на природное равновесие. А по мере расширения посевных площадей под основными продовольственными и техническими культурами, выведения высокоурожайных сортов, улучшения качественных показателей растениеводческой продукции возрастали потери от вредных объектов и в еще большей степени требовались средства защиты растений.

Из года в год росли масштабы применения ядохимикатов, как тогда называли химические средства защиты растений. Расширялся их ассортимент. Стала очевидной необходимость подготовки агрономов, знающих свойства препаратов и особенности их применения [4].

Курс “Химическая защита растений” состоит из общей и специальной части.

Первая включает основы агрономической токсикологии, а также санитарно-гигиенические и физико-химические основы применения пестицидов. Агрономическая токсикология служит теоретической базой курса, без знаний которой невозможно осмысленное научно-обоснованное и безопасное применение пестицидов.

Вторая часть включает характеристики групп пестицидов по химическому строению и отдельных параметров, предназначенных для защиты растений от вредителей, болезней и сорняков. Она знакомит с ассортиментом пестицидов, технологией их применения, особенностями действия, а также токсичностью, опасностью для окружающей среды, регламентами и нормативами.

1. Современное состояние и пути совершенствования химического метода защиты растений

Предметом изучения в курсе “Химическая защита растений” являются пестициды – химические вещества, токсичные для вредных организмов.

Пестициды – группа химических и биологических соединений и препаратов, используемых для борьбы с вредителями и болезнями растений и животных, сорными растениями, вредителями сельскохозяйственной продукции, для регулирования роста растений, предуборочного удаления листьев и подсушивания растений.

Агрохимикаты – удобрения, химические мелиоранты, кормовые добавки, предназначенные для питания растений, регулирования плодородия почв и подкормки животных [2].

В агрономии пестициды применяют для защиты сельскохозяйственных культур, которые необходимо защищать от вредителей, болезней, и сорной растительности. Пестицидами обрабатывают защищаемые растения, при обработке они попадают на почву и могут циркулировать в воздухе и в воде, также пестициды взаимодействуют с живыми объектами. Поэтому при их применении необходимо обладать рядом знаний по другим дисциплинам, чтобы не навредить, а улучшить условия для произрастания сельскохозяйственных культур. И, наконец, стойкие пестициды могут попадать в организм человека, как при проведении работ, так и с пищей или из окружающей среды.

Многочисленные объекты воздействия пестицидов, широкий ассортимент препаратов и разнообразие их химического строения обусловливает различные способы классификации пестицидов.

Классификация по объекту применения. Она делит пестициды на группы с учетом объекта, для борьбы с которым они применяются.

Классификация по химическому строению. Она разделяет пестициды на группы, сходные по химическому строению и назначению. Чаще всего это различные производные одного химического соединения.

В защите растений применяют карантинные и агротехнические мероприятия, биологические и химические средства, физические и механические методы [2].

Служба карантина проводит большую работу по предупреждению завоза и распространения наиболее опасных вредителей, сорняков, возбудителей болезней.

Агротехнические мероприятия направлены на создание лучших условий для развития растений, повышение их устойчивости к воздействию вредных организмов.

Физические методы - воздействие ультразвуком, высокими и низкими температурами, радиоактивным излучением, электричеством.

Механические методы – ручная прополка, использование ловчих канавок, поясов, световых ловушек.

Биологический метод основан на использовании живых организмов, в частности грибных и бактериальных препаратов, естественных врагов, поэтому требует значительных затрат на их культивирование, получение промышленных форм. Биологические средства нуждаются в особых условиях хранения, а эффективность их в значительной степени зависит от абиотических факторов, не управляемых человеком природных условий. Поэтому применение таких средств не всегда приводит к положительному результату.

Использование химических средств значительно превосходит все указанные выше приемы защиты растений, имеет много преимуществ, но не свободно и от недостатков.

К достоинствам химических средств стоит отнести:

- высокую биологическую и экономическую  эффективность;

- обширный ассортимент препаратов, способных защитить любую сельскохозяйственную культуру;

- быстрый и надежный эффект  действия, что особенно важно при массовом размножении насекомых, при эпифитотиях и в чрезвычайных ситуациях;

- удобство в хранении и применении;

- наличие эффективных средств  механизации.

Недостатки химического метода включают:

- токсичность для полезных организмов  и человека;

- стойкость и возможность циркуляции  в биосфере;

- невозможность построить очистные  сооружения, так как пестициды  целенаправленно распыляются на больших площадях.

Ассортимент пестицидов постоянно обновляется за счет включения препаратов, менее токсичных для теплокровных и менее опасных для окружающей среды. Поиск новых пестицидов ведется разными путями.

Эмпирический синтез и стандартный скрининг предусматривают испытание всех синтезируемых соединений на биологическую активность.

Синтез соединений, близких по строению к биологически активным веществам.

Моделирование природных продуктов. Так были получены пестициды, относящиеся к группе синтетических пиретроидов, по аналогии с активным веществом цветков пиретрума.

Биохимическое конструирование с учетом возможного механизма действия. Таким путем был открыт фунгицид Импакт, формула которого была установлена с помощью компьютера в результате поиска соединений.

Чтобы применять в практике сельскохозяйственного производства системы защиты растений, разработанные с учетом всех выше указанных параметров, необходимы хорошо подготовленные, творчески мыслящие инициативные специалисты.

Таким образом, химическая защита растений – наука о пестицидах, применяемых в защите растений с учетом их физико-химических и токсикологических свойств, особенностей действия на вредные организмы, защищаемые растения и поведения в окружающей среде.

2. Наиболее распространенные вредители, болезни растений и сорняки, их естественные враги на овсе

Болезнь стеблевая головня.

Основным источником болезни являются поверхностно заспоренные семена, реже – пораженные стеблевой головней растительные остатки в почве, т.к. жизнеспособность спор в почве сохраняется не более года. Инфицирование растений происходит в период всходов – от прорастания семян до появления первого листа. Споры прорастают, минуя период покоя. Болезнь обнаруживается в период колошения и позже. Поражение развивается преимущественно на стеблях, чаще в верхней части, а также на листьях, их влагалищах и нижней части колоса в виде продольных свинцово-серых полос, вначале прикрытых эпидермисом, слегка выпуклых, заполненных спорами. Позже эпидермис растрескивается вдоль, через образующиеся трещины высыпается черная масса спор. В редких случаях гриб спороносит в колосе, но чаще больные растения не дают колоса, или в колосьях не образуется зерно. Факторы, способствующие развитию болезни: температура почвы 13,5-20°С, влажность почвы 25-40% ППВ [3].

Меры защиты

1. Выращивание относительно устойчивых  сортов.

2. Соблюдение севооборотов, норм  удобрений, сроков и способов  посева.

3. Обработка почвы.

4. Протравливание семян фунгицидами.

Вредитель.

Систематическое положение: отряд двукрылые -Diptera, семейство злаковые мухи – Chloropidae.

Распространены повсеместно в зоне возделывания зерновых. Наибольший вред наносят в Центральном и Центрально-Черноземном регионах. Овсяная шведская муха – вид относительно более холодостойкий и влаголюбивый, повреждаем преимущественно овес, пшеницу и рожь. Ячменная муха более повреждает ячмень и пшеницу, несколько менее – кукурузу и рожь. Развиваются также на сорных и дикорастущих злаках.

Мухи мелкие, длиной 1,5-2,0 мм, с коротким телом и выпуклой среднеспинкой; окраска черная, блестящая; голова большая, округлая; брюшко снизу желтоватое; крылья прозрачные, с металлическим отблеском (Рис. 2). У самки на конце брюшка находится яйцеклад, который может значительно вытягиваться. Самец меньше самки. У овсяной мухи среднеспинка матовая; задние голени с узким желтым кольцом на концах или черные на всем протяжении; передние и средние голени затемнены посередине; щеки в самой узкой части намного шире вершины передней голени. Ячменная муха отличается от овсяной тем, что у нее передние и средние голени на всем протяжении желтые; задние голени с широким желтым кольцом на обоих концах; плечи, как и остальная часть груди, матовые; щеки значительно шире, чем у предыдущего вида. Взрослое насекомое несколько крупнее овсяной мухи. Яйца мелкие, удлиненно-овальные, длиной 0,6-0,8 мм, удлиненно-цилиндрической формы, белого цвета, с хорошо видными продольными бороздками, микропиле расположено на узком конце яйца и имеет форму небольшой, оттянутой вдоль продольной оси воронки. Личинки червеобразные, безногие, удлиненной цилиндрической формы с заостренным концом, длиной 4-5 мм, в первом возрасте водянисто-прозрачные, взрослые - желтовато-белые. Перед окукливанием личинки лимонно-желтые. Тело личинки состоит из 12 видимых сегментов. Личинки овсяной и ячменной мух различаются между собой по количеству и расположению шипиков на поперечных валиках грудных и брюшных сегментов. Так, например, у овсяной мухи на втором и третьем грудных сегментах шипики отсутствуют, в то время как у ячменной мухи на этих сегментах имеются перевязи из нескольких рядов шипиков. Куколки свободные, скрыты в пупарии. Пупарий (ложнококон) длиной 2-3,0 мм, буро-коричневый, цилиндрический, с четырьмя зубчиками на переднем конце и двумя отростками позади.

Развивается от 1 до 5 поколений в год, в Нижнем Поволжье – 3-4 поколения. Зимуют личинки в ложнококоне внутри побегов озимых, всходов падалицы и злаковых трав. Весной, в апреле при температуре воздуха выше +11…+12ºС личинки окукливаются внутри стеблей. Через 5-12 дней, с конца апреля до середины мая, происходит лет мух первого поколения. Мухи питаются нектаром цветущих растений и пасокой на побегах злаков, живут 1-1,5 месяца. Самки откладывают яйца на молодые побеги злаков до фазы 4-х листьев, обычно за колеоптиле. Откладка яиц происходит при температуре выше +15ºС. Плодовитость самок – 30-60 яйц. Личинки отрождаются через 3-8 дней, проникают внутрь побегов, к основанию стебля. В стебле личинка выедает короткий ход вверх, достигая зачатка колоса, которым питается. У поврежденных побегов происходят быстрое пожелтение и увядание центрального листа; побеги прекращают рост и постепенно отмирают. В фазе всходов – начала кущения шведские мухи повреждают главные побеги, а в фазе выхода в трубку и позже – боковые побеги и подгон. Личинки развиваются 18-28 дней и окукливаются в побегах. Через 11-25 дней из пупариев выходят имаго следующего поколения.

Во второй половине лета (июль, август) количественный запас пупариев мух, развившихся на посевных злаковых травах, дикорастущих злаках и на падалице, определяет интенсивность развития осеннего поколения мух на всходах озимых. Время после уборки зерновых и до появления всходов озимых является критическим периодом в сезонном цикле размножения шведских мух. Вылетевшие в это время мухи с трудом находят растения в той фазе развития, которая благоприятна для откладки яиц. Кроме того, в этот период обычно бывает сухо и жарко. Поэтому часто происходит массовая гибель имаго. В тех же случаях, когда в июле-августе выпадают дожди, способствующие прорастанию падалицы, шведская муха откладывает яйца на молодые растения падалицы.

Лет мух осеннего поколения происходит в августе и продолжается очень долго – до самых морозов, однако откладка яиц и заражение всходов происходит лишь при наличии достаточно высокой температуры. При температуре ниже +16ºС мухи хотя и летают, но яиц не откладывают. В связи с этим в сентябре, когда температура устанавливается ниже минимума, при котором происходит яйцекладка мухи, заражения озимых всходов не происходит. Значительная вредоносность мух наблюдается на посевах озимой пшеницы ранних (августовских) сроков сева. Наиболее многочисленны и вредоносны личинки III поколения.

Шведские мухи уничтожают, главным образом, неустойчивые формы растений. Гибнут, как правило, медленно растущие и медленно кустящиеся стебли. При благоприятных условиях влажности почвы поврежденное в главный стебель растение не погибает, а начинает куститься. Первое время оно выглядит значительно слабее соседних здоровых. Его без труда можно определить по низкому росту и запаздыванию с колошением здоровых боковых стеблей. Вредоносность личинок осеннего поколения шведских мух, как правило, выше, чем весеннего [9].

Массовому развитию и повышенной вредоносности злаковых мух способствует сравнительно мягкая, теплая зима со снежным покровом, прохладное, дождливое лето и умеренно-влажная продолжительная осень. Ранняя с резкими колебаниями температуры весна, сухой летне-осенний период, пониженные температуры и ливневые осадки в августе-сентябре, отсутствие падалицы, позднее появление всходов озимых сдерживает развитие и вредоносность злаковых мух. Резкие колебания температур, отсутствие снежного покрова, образование ледяной корки в зимний период вызывали гибель от 20 до 75 % пупарий мух. Майский возврат холодной погоды, с заморозками на поверхности почвы, а также сухая, жаркая погода в августе-сентябре резко снижают плодовитость самок, вызывают частичную гибель яиц и отродившихся личинок.

Меры защиты: севооборот и пространственная изоляция яровых зерновых от озимых, послеуборочное лущение стерни и глубокая зяблевая вспашка, оптимально ранние сроки сева яровых и оптимально поздние – озимых, а также меры, направленные на быстрое дружное развитие всходов: использование высококачественных семян, скороспелых сортов, оптимальная глубина заделки семян, внесение удобрений. Проведение химической обработки в период массового лета мух и откладки яиц в фазы всходов - кущения. Для снижения вредоносности шведских мух иногда достаточно грамотного сочетания организационно-хозяйственных и агротехнических мероприятий.

Ячменная шведская муха обитает в засушливых условиях и повреждает пшеницу, ячмень, кукурузу, а также дикорастущие злаки. Личинка белая, с желтоватым оттенком, прозрачная, цилиндрической формы, без ног и головы, 3-4 мм длинной. Генерация двукратная или трехкратная. Зимуют взрослые личинки внутри стеблей всходов озимых зерновых культур или дикорастущих злаков. Весной при прогревании припочвенного слоя до 12-14º С личинки заканчивают питание, окукливаются, затем вылетают мухи. Массовый лет обычно наблюдается в конце мая и начале июня. Мухи нуждаются в дополнительном питании. Пищей им служит пыльца и нектар различных цветущих растений. Без дополнительного питания продолжительность жизни мухи ограничивается двумя-тремя днями.

Шведская муха откладывает яйца только на молодые стебли. Наиболее оптимальный период откладки яиц – фаза 2-3 листьев. Стебли с четырьмя листьями заселяются слабо, на стеблях с пятью – шестью листьям самки яиц не откладывают. Для откладки яиц и обитания наиболее оптимальны участки с низкой растительностью, хорошо освещенные и прогреваемые солнцем, защищенные от ветра.

Отродившиеся личинки проникают в стебель около влагалища листа или корневой шейки и питаются в зоне конуса нарастания эмбриональными тканями, в которых идут формообразовательные процессы, растворяют ферментами нежные растительные ткани и поглощают их. Поврежденное растение приостанавливает рост, центральный лист вянет, желтеет и усыхает. Узел кущения и поздние почки обычно не повреждаются, Личинки могут питаться не только в живых, но и в увядших, погибших растениях. Личинки первой генерации развиваются на всходах яровых зерновых, второй – на зерновых в фазе выколашивания и третий на всходах озимых культур и многолетних злаковых трав (затем уходят в зимовку).

3 План защитных мероприятий

защита вредитель пестицид

3.1 План агротехнических и химических мероприятий

Система мероприятий против головни зерновых культур.

1.Создание и внедрение в производство  болезнеустойчивых сортов всех  зерновых культур.

2. Соблюдение научно обоснованных севооборотов, а также рекомендуемых способов обработки почвы, доз и соотношения удобрений, сроков и способов посевов, мер борьбы с сорняками и прочее.

3. Особое внимание должно уделяться  тщательной подготовке семенного  материала.

4. Семенной материал должен отвечать  требованиям ГОСТа и быть свободным от возбудителей карантинных болезней.

5. Очистка, сортировка, калибровка и воздушно-тепловой обогрев семян – важные приемы против головни.

6. Уборочные работы должны осуществляться  своевременно и в сжатые сроки.

7. Фитоэкспертиза семян на зараженность  головневыми и плесневыми грибами  позволяет дифференцировать нормы химических протравителей семян.

8. Обязательны термическая или  химическая обработка семян. Химическая обработка семян проводится не позднее 15 дней до посева. Можно проводить протравливание с увлажнением и заблаговременно.

Расход рабочей жидкости – 10 л/т. Следует иметь в виду, что удерживаемость протравителей на семенах составляет 40-60 %, это снижает их эффективность.

Поэтому в последнее время используют более перспективный способ протравливания – инкрустирование семян всех зерновых культур Протравливание можно проводить и перед посевом, но при этом нормы препарата увеличивают на 0,5 кг/т.

Для химического протравливания рекомендованы следующие препараты: Фундазол, СП 50%-ный (пшеница). Норма расхода – 2-3 кг/т; Беномил, СП 50%-ный (пшеница, ячмень, овес). Норма расхода – 2-3 кг/т; Дивидент стар, КС 3,63%-ный (пшеница, овес). Норма расхода – 1 кг/т, ячмень – 1-1,5 кг/т и т. д.

Оставшиеся протравленные семена можно использовать для посева в будущем году при условии поддержания на протяжении всего последующего периода хранения их кондиционной влажности.

Меры борьбы со шведской мухой.

Агротехнические. Посев зерновых культур в оптимальные сроки: яровые меньше повреждаются при ранних, озимые при поздних сроках сева. Так, по данным И. М. Беляева, при повреждении главного стебля на посевах ранних сроков сева урожай ржи снижался по сравнению с контролем в 2,6 раза, на обычных – в 5,6, на поздних – в 5,5 раза. Внесение фосфорных и калийных удобрений ускоряет развитие и загрубление тканей, и поврежденность уменьшается. Подкормка всходов пшеницы азотными удобрениями уменьшает кущение растений и снижает вредоносность шведской мухи. Большая глубина посева семян в почву задерживает на несколько дней появление всходов яровых, которые бывают недружные, вследствие чего такие посевы сильнее заселяются мухой. При высокой норме посева семян повреждение шведской мухе не сказывается на величине урожая.

Растения, выращенные из крупных семян, развиваются значительно быстрее и повреждаются в два раза меньше, чем из мелких. Уменьшается поврежденность зерновых при посеве устойчивых сортов.

Таблица 1

План агротехнических мероприятий по защите озимой ржи

Таблица 2

Сравнительная оценка пестицидов

Были выбраны препараты: Би-58,Новый(40%); Фундазол(50%).

Способ применения выбранных пестицидов – опрыскивание и протравливание в разные фазы развития культуры и объекта применения. Наиболее подробно химические мероприятия описаны в таблице 3.

Таблица 3

План химических мероприятий по защите озимой ржи.

Необходимое количество пестицидов для обработки всей площади, занимаемое культурой, рассчитано в таблице 4.

Таблица 4

Потребность в пестицидах и биопрепаратах

1) Норма высева озимой ржи составляет 4,5-6 кг/га. Площадь посева - 650 га. Следовательно, масса семян озимой ржи, необходимая для посева на площади 650 га: 5*650=3250 кг.=3,25 т.

Потребность по препарату на 3,25 т.: 3,25т*10 л/т = 32,5 л.

Содержание действующего вещества: 500 г/кг. Следовательно, количество действующего вещества в 32,5 л. препарата: 32,5*500 = 16250 г. = 16,250 кг.

2) Объем работ с учетом кратности  обработок: S – 650 га, кратность обработок – 2. Sобщ. = 2*650 = 1300 га.

Потребность по препарату: 1300 га *200 л/га = 260000 л.

Содержание действующего вещества: 400 г/л. Следовательно, количество действующего вещества в 260000 л. препарата: 260000 *400 = 104000000 г. = 104 т.

Для проведения мероприятий по химической защите растений качественно и в оптимальные сроки необходимо правильно подобрать машины и механизмы. На основании данных таблиц 3 и 4 рассчитывается потребность в технике (таблица 5).

Таблица 5

Потребность в технике