Сегодня многим ясно, что химический метод защиты растений наряду с очевидным эффектом имеет ряд существенных недостатков. Серьезной альтернативой «химии» может стать биологический способ защиты.
К настоящему времени в ряде субъектов Российской Федерации, в том числе в Краснодарском крае, приняты законы об органическом земледелии и готов к подписанию такой закон для России. Поэтому неслучайным является указ Президента РФ «О стратегии научно-технического развития Российской Федерации», где приоритетными и перспективными являются семь направлений, среди которых указан «переход к высокопродуктивному и экологически чистому агро- и аквахозяйству, разработка и внедрение систем рационального применения средств химической и биологической защиты сельскохозяйственных растений и животных, хранение и эффективная переработка сельскохозяйственной продукции, создание безопасных и качественных, в том числе функциональных, продуктов питания».
Живое против живого
Токсичные химические инсектициды накапливаются, аккумулируются в обрабатываемых растениях и не успевают полностью выводиться из них к моменту сбора урожая. Формирование устойчивости насекомых-вредителей к химическим препаратам вынуждает фермеров с каждой новой обработкой увеличивать дозировки вносимых химических препаратов, хотя известно, что применение таких средств допустимо тогда, когда численность вредителей достигла порога экономической вредоносности. Превышение дозировок химических препаратов в свою очередь может приводить к росту численности онкологических заболеваний в районах интенсивного земледелия.
Также, по мнению многих ученых, возможности химического метода борьбы с вредителями, болезнями растений, сорной растительностью подошли к своему пределу. Альтернативой в будущем может стать именно биологический метод защиты растений. При этом биометод нельзя назвать инновационным. Первые биопрепараты на основе энтомопатогенных организмов появились еще в начале двадцатого века, а использование энтомофагов в Китае (применение хищных муравьев против вредителей цитрусовых) известно до нашей эры. У любого существа в природе полно врагов: хищников, паразитов, антагонистов. У каждого вредителя имеется комплекс паразитов и хищников, у каждой болезни – свой антагонист. Причем есть узкоспециализированные естественные враги, которые питаются только одним конкретным видом вредителя или заражают конкретный вид возбудителя болезни. Биопрепараты давно составляют около одной десятой части мировой защитной практики, которая распространена в европейских странах. Главный плюс биометода – абсолютная экологичность, полное отсутствие вредных последствий для биоценоза.
О тонкостях классификации биопрепаратов рассказал заместитель директора по научной работе и инновациям ФГБНУ «Всероссийский научно- исследовательский институт биологической защиты растений», кандидат биологических наук Владимир Яковлевич Исмаилов.
– Все биологические средства защиты растений можно условно разделить на две группы. В первой используются природные ресурсы живых организмов естественной природной среды: энтомофаги, акарифаги, энтомопатогены, микробы – антагонисты фитопатогенов (грибов, бактерий и вирусов). Можно назвать эту группу так: использование «живого против живого».
Энтомофаги делятся на паразитов и хищников. К хищникам относятся божьи коровки, жужелицы, клоп Perillus bioculatus F, акклиматизировавшийся на юге России. К слову сказать, в некоторых районах Краснодарского края, если не применять пестициды, то клоп периллюс полностью регулирует численность колорадского жука.
Паразиты живут за счет вредных насекомых, откладывают свои яйца или внутрь вредителей – эндопаразиты, или снаружи – эктопаразиты. Хищники просто поедают других насекомых. Все они: и хищники, и паразиты могут выращиваться в больших количествах и применяться для защиты сельскохозяйственных растений в теплицах, в открытом грунте. Например, знаменитая трихограмма (насекомое-паразит яйцеед) сейчас применяется по всей России – против хлопковой совки, яблонной плодожорки, кукурузного мотылька, акациевой огневки. Большую пользу приносят и знаменитые теленомусы – род паразитических перепончатокрылых, яйцеедов из семейства Scelionidae, паразитирующие на яйцах клопа – вредной черепашки и других клопов из семейства щитников. Чем хороши именно яйцепаразиты? Они не допускают наступления вредящей стадии насекомых. То есть из яйца насекомого-вредителя ничего не выходит. Это очень перспективный метод защиты.
Энтомофаги, помимо разделения на виды, делятся на отряды, например, жесткокрылые (Coleoptera), жужелицы, божьи коровки. К энтомоакарифагам относят хищных клещей. Последние (например, фитосейулюс, метасейулюс, амблисейус) применяются для контроля численности паутинных клещей и вредных насекомых. Фитосейулюс действует эффективно как узкоспецифичный энтомофаг, который питается только паутинным клещом. Аналогичный результат дает и применение хищного клеща метасейулюса. Амблисейус используется для защиты различных сельхозкультур от вредных видов трипсов. Помимо трипса амблисейус охотно питается паутинным клещом. Благодаря этому в случае уничтожения трипсов хищник способен не только сохраняться на растениях, свободных от этого вредителя, но и накапливаться в значительных количествах.
Скажем несколько слов и об энтопатогенных микроорганизмах. Это грибы, бактерии, вирусы, простейшие, риккетсии. На основе этих энтопатогенных микроорганизмов разрабатывается и производится целый ряд биопрепаратов – лепидоцид, битоксибациллин и другие (на основе Bacillus thuringiensis). Классификация данных препаратов уже зависит от используемых штаммов, от их специализации. Bacillus thuringiensis – хорошо известный вид энтомопатогенных спорообразующих бактерий, которые являются одним из естественных регуляторов численности насекомых и используются во всем мире в качестве биологических инсектицидов на протяжении более пятидесяти лет.
Также биопрепараты для борьбы производятся на основе энтомопатогенных нематод. Эти живые биоинсектициды занимают второе место в мире после препаратов на основе Bacillus thuringiensis. Большое количество биопрепаратов для борьбы с болезнями растений производится на основе микробов – антагонистов фитопатогенов. Основные виды принадлежат к роду Bacillus Pseudomonas. Это биофунгициды, имеющие высокую эффективность. Азотобактеры – микроорганизмы (род бактерий), на основе которых также производятся биопрепараты, дающие возможность подкормки растений, и при этом сами борющиеся с болезнями.
Против фитопатогенов успешно используется целый ряд грибов. Наиболее эффективные из них – грибы рода триходерма (Trichoderma). Гриб нетоксичен для человека, теплокровных животных, пчел, рыб, не накапливается в почве, растениях, не влияет на вкус и запах выращенной продукции. На основе этого гриба созданы различные формы знаменитого препарата Триходермин. Действующим началом препаратов являются не только споры и мицелий, но и продукты метаболизма.
Энтомопатогенные грибы рода боверия (Beauveria), боверия бассиана (B. bassiana) и другие отличаются от энтомофторовых тем, что паразитируют на значительно большем числе насекомых. Причем как на представителях их полезных видов (тутовый шелкопряд), так и на вредных (колорадский жук, картофельная коровка, луговой и кукурузный мотылек). В целом ими поражается около 60 видов насекомых.
Грибы рода метаризиум живут в почве и обладают уникальной способностью бороться с вредными насекомыми: этот гриб заражает почвообитающих насекомых. При этом он абсолютно безвреден для растений, червей и теплокровных.
Управление биотическими факторами
Вторая группа включает в себя биологические средства защиты растений, главная функция которых – управление биотическими факторами среды. В эту группу входят феромоны (собирательное название веществ – продуктов внешней секреции, выделяемых некоторыми видами животных и обеспечивающих химическую коммуникацию между особями одного вида, это биологические маркерысобственного вида, летучие хемосигналы, управляющие нейроэндокринными поведенческими реакциями, процессами развития, а также многими другими процессами, связанными с социальным поведением и размножением), кайромоны (вещества, выделяемые организмом в окружающую среду и оказывающие специфическое действие на представителей других видов), ростостимуляторы, иммуномодуляторы, феромонные и светодиодные ловушки, цветоловушки, ряд приемов генетической защиты.
В чем заключается это управление? Известно, что факторы среды оказывают влияние на вредных насекомых, на возбудителей болезней растений. Самые простые примеры управления с помощью факторов среды: численность сорняков на рисе можно ограничивать с помощью регулирования уровня воды, а также с помощью приема мульчирования можно эффективно бороться с сорняками. Или возьмем, к примеру, такой фактор как температура воздуха. Если культурное растение – морозоустойчивое, то сорняки могут погибнуть от холодных температур.
Также результативным будет управление поведением вредных насекомых с помощью феромонов, кайромонов – новых средств защиты растений, производимых на основе веществ природного происхождения. Природные феромоны, выделяемые самками насекомого, синтезируются, применяются в производстве феромонных ловушек и других средств защиты и мониторинга (учета численности насекомых).
Феромоны дают возможность без применения химических препаратов дезориентировать вредных насекомых, к примеру яблонную плодожорку. Эти вещества не токсичны и полностью безопасны для всего живого. Принцип действия кайромонов – с помощью этих природных веществ полезные насекомые находят вредных, заражают (паразиты) или поедают (хищники) их и тем самым контролируют численность популяций вредителей.
ВНИИБЗР разработал новые способы регулирования численности вредителей на основе исследования внутри- и межвидовой химической коммуникации насекомых- фитофагов. Это методы диссеминации феромонов и автодиссеминации энтомопатогенов с помощью феромонно-аппликирующих устройств и многие другие перспективные научные проекты.
Также ко второй группе биологических средств защиты растений относятся регуляторы роста, иммуномодуляторы, положительно влияющие на статус иммунитета растений. Промышленным способом изготавливаются Иммуноцитофит, Биодукс и другие препараты, эффективно управляющие биотическими факторами среды. Эти индукторы болезнеустойчивости, которые относятся к числу наиболее экологичных средств защиты, оказывающих влияние на возбудителей болезней через усиление в растениях природных механизмов иммунитета. Они способны защищать растения длительное время от возможного заражения различными патогенами, в том числе грибными, вирусными и бактериальными.
С помощью светодиодных ловушек, разработанных сотрудниками нашего института, можно эффективно контролировать численность различных видов вредных насекомых.
Приемы генетической защиты многие эксперты причисляют к группе по управлению биотическими факторами среды. Есть мнение, что к приемам генетической защиты относится разработка и иммунных сортов растений. Ранее в генетическую защиту (в 60–70-е годы) включали такие приемы как стерилизация насекомых-вредителей на основе введения им особых мутагенных механизмов, когда насекомые переставали воспроизводить самих себя и далее передавали это свойство уже своему потомству.
Управлением биотическими факторами среды мы регулируем поведение насекомых посредством их дезориентации в окружающей среде либо наоборот привлечения.
Взгляд в будущее органического земледелия
В настоящее время во всем мире происходит активное развитие органического земледелия и рынка экологически чистой сельскохозяйственной продукции.
На данный момент ВНИИБЗР курирует порядка 7–8 органических садов на юге России. А всего их в Южном федеральном округе уже около двадцати. В основном проекты органических садов, теплиц активнее всего реализуют небольшие фермерские хозяйства. Крупные предприятия с трудом переходят на этот метод ведения производства. Хотя многие из них также думают о том, каким образом можно снизить пестицидную нагрузку. Зерновыми культурами в крае занято до 50 процентов от всех посевных площадей. И из-за интенсивных химических обработок данных площадей происходит глобальное загрязнение всей окружающей среды. Остатки химических препаратов попадают и в почву, и в реки, и в воздух. Есть о чем задуматься!
Развитию биозащиты мешает недостаток знаний, а также ошибки, допускаемые аграриями при применении биопрепаратов, и многое другое. Биозащита – очень наукоемкая отрасль. Поэтому когда по всей России закрываются факультеты защиты растений, то аграрным хозяйствам остро не хватает квалифицированных специалистов по защите растений, особенно по биологической.
Приведу пример. Кайромоны привлекают полезных насекомых в защищаемый агроценоз. Например, клоп – вредная черепашка выделяет вещество, привлекающее яйцеедов рода трисолькус (Trissolcus). Яйцееды находят по запаху яйцекладки клопа – вредной черепашки, заражают их. При этом достаточно заразить 40–50 процентов первых яйцекладок, чтобы полностью защитить культурные растения без применения химических препаратов. За одно поколение клопа – вредной черепашки развивается три генерации яйцееда, а значит, метод высокоэффективен. Данная тенденция сейчас наблюдается повсеместно. Но при этом, к сожалению, аграриями проводятся химические обработки даже при низкой численности вредителя: одна личинка клопа – вредной черепашки на один квадратный метр.
Для реализации системы биологической защиты растений нужен комплексный подход. Нельзя вырывать какой-то один метод защиты, и применять его в отрыве от других. Если вы занимаетесь органическим земледелием, нужно обязательно разработать и применять комплексную систему биозащиты. В интенсивном сельском хозяйстве также нужно грамотно совмещать химическую и биологическую защиту растений. Если вы, например, выпустили на поле или в сад энтомофагов, а затем применили химический инсектицид, то он развалит всю систему, и положительный результат достигнут не будет. Нужен комплекс всех биосредств защиты растений: феромоны, ряд биопрепаратов против вредителей, болезней, иммуномодуляторы, ростостимуляторы и другие. Все это вместе формирует новый подход. Мы заметили, что в садах органического земледелия уже после двух-трех лет конверсии, когда запрещено любое применение химических препаратов, почти полностью восстанавливается естественная система биоценотической регуляции численности вредных насекомых и клещей. В органических садах устраняется проблема вредоносности клещей, тлей, трипсов, калифорнийской щитовки.
Также гораздо активнее начинают работать природные популяции микробов – антагонистов фитопатогенов. Данный факт мы отметили при снижении распространения ряда болезней – черешни, яблони, сливы и виноградников. Это воодушевляет: в дальнейшем в данных органических садах и виноградниках работать будет легко, останется просто контролировать только те небольшие участки, где есть доминирующий вредитель и еще не сложилась система саморегуляции. Я полагаю, что проблема биозащиты в будущем будет опираться на оперативное сдерживание развития вредителей и болезней, включающее применение биологических средств защиты растений обеих вышеназванных групп, а также мониторинг. В основе биозащиты – грамотное управление и применение биологических средств при необходимости. Со своей стороны специалисты нашего Института всегда готовы проконсультировать земледельцев по всем вопросам биологической защиты, особенно в хозяйствах, ориентирующихся на получение экологически чистых (органических) продуктов питания и кормов.
Российская аграрная газета № 1–2 (129–130) 1–31 января 2017 года
