Методология создания отечественных гербицидных препаратов

УДК 632.954

Методология создания отечественных гербицидных препаратов

Ю.Я. СПИРИДОНОВ,

заведующий отделом гербологии Всероссийского НИИ фитопатологии В.Г. ШЕСТАКОВ, главный научный сотрудник

В условиях рыночной экономики, когда научно обоснованному севообороту сплошь и рядом противопоставляется укороченный плодосмен, а цены на энергоносители,сельскохозяйственную технику, минеральные удобрения и другие сырьевые ресурсы постоянно растут, гербицидам нет альтернативы по уровню экономической целесообразности среди мероприятий по борьбе с сорной растительностью. При этом требования к современным гербицид-

ным препаратам, особенно в отношении селективности и экологического риска для системы «растение-почва-вода-человек-атмосфера», постоянно ужесточаются. Разработка новыхсовременных гербицидных препаратов - актуальная и сложная задача, имеющая несомненную научную и практическую значимость.

Коллектив отдела гербологии института совместно с химиками Всероссийского НИИ химических средств защиты растений и коллегами из ряда отечественных и зарубежных фирм - производителей гербицидов в последние 30 лет работает над ее решением, используя в качестве объекта изучения д.в. из следующих классов химических соедине-

ний: феноксиуксусной, аминохлор-пиколиновой и 3,6-дихлор-2-меток-сибензойной кислот, производных фенилмочевины, симм-триазина, урацила, глифосата, сульфонилмо-чевины и имидазолинона (Спиридонов, Ларина и др., 2004; Спиридонов, Шестаков и др., 2006). В ходе систематических исследований были разработаны оригинальные гербицид-ные препараты, в состав которых были включены некоторые антидоты, протектанты, ПАВ, регуляторы роста растений и антистрессовые вещества в качестве адъювантов (Спиридонов и др., 2005).

В последнее десятилетие с изменением требований к регистрации новых пестицидов в РФ и ситуации с засоренностью посевов сельскохозяйственных культур схема поиска и разработки новых препаративных форм любых физиологически активных веществ (ФАВ) в отделе приобрела четкую последовательность, состоящую из 6 основных этапов (рис. 1).

1. Этапы разработки, изучения и внедрения в производство нового гербицида, принятые во ВНИИФ

2. Градация уровней мониторинга и учетов засоренности посевов сельскохозяйственных культур

Успешное создание гербицидно-го препарата и внедрение его в народное хозяйство требует проведения многочисленных исследований с привлечением специалистов различного профиля - гербологов, химиков-синтетиков, аналитиков и технологов, биохимиков, почвоведов, экологов, микробиологов, агрономов и агрохимиков. Только при таком подходе можно успешно создать оригинальный, принципиально новый гербицид с высокой эффективностью, хорошими эксплуатационными качествами и достаточно экологически безопасный, который будет способен составить достойную конкуренцию другим препаратам на современном рынке пестицидов.

При этом обязательно следует учитывать засоренность посевов изучаемой сельскохозяйственной культуры в регионе или в нескольких регионах РФ и уровень эффективности современных гербицидов, которые широко используются для борьбы с сорняками в посевах этой культуры или группы сходных культур.

Создаваемая с помощью ФАВ и адъювантов новая препаративная форма гербицида по биологической и хозяйственной эффективности и экологической безопасности должна превосходить существующие прототипы

Для получения оперативной информации как об ожидаемом уровне засоренности полей наиболее вредоносными, трудноискореняе-мыми видами и прогнозируемом от них ущербе для растениеводства, так и необходимом выборе гербицидов, которые могут успешно решать проблему борьбы с этими сорняками, необходим мониторинг распространения сорной растительности в посевах сельхозкультур конкретного региона РФ.

В настоящий момент существует целый ряд методических приемов по учету уровня засоренности посевов различных культур (Протасова, Ларина, 2002; Спиридонов, 2007). Нами проведен сравнительный анализ наиболее корректных из них.

Условно можно выделить три основных типа оценки состояния сорной растительности в зависимости от направлений, целей и задач исследований отдела гербологии (рис. 2):

стационарные исследования, позволяющие оценить уровень(количественный и видовой)засоренности в зависимости от сельхозкультуры, агротехнических (севооборот, обработка почвы, удобрения) и абиотических (изменение климата, колебания погодных условий текущего вегетационного сезона, тип почвы и пр.) факторов, а также эффективности приемов борьбы со скла-

дывающимся ценозом сорняков, проводимых в динамике в течение нескольких вегетационных сезонов;

производственные исследования с целью получения объективной информации об общей засоренности конкретных полей в хозяйстве, а также близлежащих земельных участков в соседних хозяйствах, что необходимо для принятия решения о целесообразности проведения тех или иных защитных мероприятий, которые должны проводиться перед началом работ по борьбе с сорняками визуально с использованием классических шкал, предложенных А.И. Мальцевым, М.В. Марковым, А.В. Фисюновым, или другими современными способами, включая методы геостатистики (Спиридонов, Шестаков и др., 2004);

геоботанические маршрутно-ре-когносцировочные обследования, предусматривающие установление общего характера засоренности как можно более обширной территории (региона) с определением границ распространения наиболее вредоносных видов, выявлением зон, отличающихся по засоренности, появлению или исчезновению специфических видов, необходимых для планирования агротехнических и агрохимических мероприятий, направленных на эффективную борьбу с сорняками в посевах сельхозкультур; такие обследования прово-

19

4 Защита и карантин растений № 8, 2009

дятся, как правило, в середине вегетационного сезона - в момент наиболее обильного развития сор-но-полевой растительности в фазе цветения - начала плодоношения, при этом кроме визуальных методов учета засоренности используют также проективные, для оценки площади (%) поверхности поля, покрываемой надземными органами сорных растений (Протасова, Ларина, 2002; Спиридонов, 2007).

В своей работе мы используем все три методических подхода: первый - в деляночных опытах по оценке эффективности современных химических средств борьбы с сорняками; второй - в производственных (демонстрационных) опытах с вновь зарегистрированными гербицидами; третий - при разработке рекомендаций по производственному применению новых гербицид-ных препаратов.

В последние 15 лет гербологами института проведен мониторинг засоренности посевов основных сельскохозяйственных культур в Центральном регионе европейской части Нечерноземья.

Установлено, что уровень засоренности различными видами сорняков колеблется от среднего до очень высокого. Так, в посевах зерновых колосовых культур в сорняко-вом ценозе представлены от 15 до 25 видов с общей численностью от 250 до 350 шт/м2. В то же время на пропашных культурах (и особенно овощных) уровень засоренности достигает 700 шт/м2 и более.

Особую тревогу вызывают такие объективные показатели, снижающие продуктивность, как:

нарастание численности злостных трудноискореняемых многолетних видов - бодяк (полевой и щетинистый), осот полевой, вьюнок полевой, из малолетних видов -ромашки (непахучая и душистая), мари (белая, сизая и гибридная), лебеда раскидистая;

вторжение на поля сельхозкультур рудеральных видов - одуванчика лекарственного, полыни обыкно-

венной, мать-и-мачехи, циклахены дурнишниколистной;

увеличение количества и, как следствие, уровня вредоносности в агроценозах изучаемого региона южных яровых видов - ежовника обыкновенного (куриное просо), щирицы (особенно запрокинутой), овсюга (овса пустого), подмаренника цепкого, что является следствием потепления климата. Например, уровень засоренности посевов кукурузы ежовником в Московской области возрос с 7 % в 1995 г. до 53 % в 2007 г.;

доминирование в посевах зерновых колосовых культур вредоносных представителей семейств Астровых, Капустных, Маревых, Гречишных, Мятликовых, Яснотковых и Гвоздичных.

Необходимо считаться и с тем, что на численность различных видов сорняков и их соотношение в агроценозе изучаемого региона существенно влияют погодные условия. Так, в 2006 г. (с обильными осадками в июле и августе) доля сорняков из семейства Астровых (в основном ромашки непахучей и осотов) была выше, чем в 2007 г. (с высокими температурами и значительным дефицитом влаги) - соответственно 36 и 24 %, семейства Мятликовых (за счет мятлика однолетнего и куриного проса) - 13 и 3 %, вьюнка полевого - 6 и 3 %. В то же время была ниже доля сорняков из семейства Яснотковых (прежде всего видов пикульника) - 1 %, по сравнению с 15 % в 2007 г., Гвоздичных (звездчатка средняя) - 10 и 14 %. В обоих сезонах преобладали двудольные виды сорняков, однако в 2006 г. отмечено заметное увеличение доли злаковых видов (в первую очередь ежовника обыкновенного) в посевах кукурузы, рапса, яровых пшеницы и ячменя, кормовых бобов, гороха и сои.

На полях озимой пшеницы установлено стабильное увеличение доли зимующих видов сорняков при переходе от влажного сезона (2006 г.) к засушливому (2007 г.),

при этом отмечена заметная убыль в ценозе яровых видов. Это можно объяснить тем, что зимующие виды, хорошо развивавшиеся в условиях достаточно высокой влажности предыдущего сезона, с легкостью переносят недостаток влаги в последующем периоде, чего не могут преодолеть некоторые яровые виды сорной растительности.

С учетом изменений погодных условий в сезонах 2000-2007 гг. проведена корректировка экономических порогов вредоносности (ЭПВ) различных видов сорняков в посевах озимой пшеницы, занимающей более 60 % посевных площадей зерновых культур в регионе исследований. В целом уровень вредоносности конкретных видов сорняков в посевах этой культуры определяется как их численностью, так и погодными условиями в осенне-зимний и весенне-летний периоды. На наш взгляд, более стабильными являются показатели ЭПВ для суммарного количества однолетних и отдельно многолетних видов сорняков - в нашем случае они составляют соответственно 25-30 и 7 шт/м2.

Полученные данные свидетельствуют, что ущерб, наносимый сорной растительностью,увеличивается. Из-за вынужденного упрощения агротехнологий выращивания сельхозкультур, а также потепления климата увеличивается численность значительной группы трудноискореняемых (корнеотпрысковых, зимующих, а также яровых злаковых) видов. Создавшаяся ситуация ставит перед сельскохозяйственной наукой задачу разработки новых методов борьбы с сорняками в изменившихся условиях.

Очевидно, что без химической борьбы с сорняками эту проблему не решить. Несмотря на обширный ассортимент гербицидов с различной селективностью, эффективностью и относительно невысоким уровнем экологической опасности, по многим показателям они не всегда удовлетворяют требования потребителя. Поэтому продолжается

постоянный поиск новых д.в. и перспективных препаративных форм на их основе.

Надежным фундаментом создания высокоэффективных гербицидов с удовлетворительными эксплуатационными качествами их препаративных форм стала квалифицированная, многосторонняя научная проработка на всех этапах разработки препаратов, включая широкие испытания их биологической активности в лаборатории искусственного климата (ЛИК ВНИИФ), а также в полевых мелкоделяночных и крупно-деляночных экспериментах.

В частности, в ЛИКе отдел проводит:

отбор оптимальных соотношений действующих веществ (д.в.) будущего смесевого препарата (пре-микса или баковой смеси), предпочтительно с синергистическим эффектом действия компонентов смеси на изучаемые тест-растения в сниженных дозах каждого из них;

подбор поверхностно-активных веществ (ПАВ) и других адъювантов для создания современной препаративной формы нового гербицид-ного препарата с требуемыми эксплуатационными качествами;

сравнение биологической активности вновь разработанного образца гербицидного препарата с ближайшим прототипом, широко используемым в сельскохозяйственной практике;

определение уровня чувствительности различных видов культурных растений к остаткам д.в. вновь разработанных образцов препаратов в почве (оценка экологического риска при практическом применении);

определение скорости детокси-кации д.в. новых препаратов в различных типах почв (не менее 3) в термостатированных условиях.

Параллельно в лабораторных условиях отрабатываются инструментальные и биологические методы количественного определения остатков д.в. в почве, растениях и воде.

В реальных полевых условиях на специально подготовленном стаци-

онарном участке дерново-подзолистой почвы (Московская область, Одинцовский район, отдел полевых испытаний ВНИИФ) отрабатывается технология применения вновь разработанных препаратов и изучаются следующие вопросы:

биологическая и хозяйственная эффективность нового гербицида на конкретной культуре при сложившемся ценозе сорняков в зависимости от исходной нормы применения (не менее 3 вариантов), сроков гербицидных обработок (не менее 3), способов нанесения рабочего раствора - полнообъемное опрыскивание (ПОО), малообъемное монодисперсное опрыскивание (МОМО), ультрамалообъемное (УМО) опрыскивание;

оценка уровня остаточного последействия д.в. препаратов на чувствительные культуры севооборота (оценка уровня риска для последующих культур, высеваемых в следующем после применения гербицида полевом сезоне);

проведение демонстрационных (производственных) испытаний в сравнении с наиболее эффективными прототипными по структуре или характеру биологического действия (эталонными) препаратами.

Для проведения вышеуказанных вегетационных и полевых экспериментов в отделе гербологии инженерно-технической группой (руководитель Н.В. Никитин)разработана, изготовлена и широко используется оригинальная опрыскивающая техника.

В последние годы нами разработан новый комплексный гербицид-ный препарат димогран*, вдг(патент РФ № 2304387 от 20.03.2007 г.) для применения на зерновых колосовых культурах, который по ряду биологических и хозяйственных показателей, а также экологической приемлемости превосходит или, по крайней мере, находится на одном уровне с лучшими гербицидными препаратами ведущих зарубежных

* В России не зарегистрирован.

фирм. В дозах 100-120 г/га (расход рабочей жидкости от 5 до 200 л/га) он проявляет высокую биологическую и хозяйственную эффективность, активно действуя практически против всех широколистных сорняков в посевах озимой пшеницы (при осеннем и весеннем применении), озимой ржи, яровой пшеницы, ячменя, овса, сохраняя 20-30 % урожая зерна и не представляя опасности фитотоксического последействия на чувствительные культуры севооборота.

Опыт показывает, что ни один отдельно взятый прием (агротехнический, химический или биологический), какой бы эффективностью он ни обладал, не может решить проблему борьбы с сорняками и в полной мере сохранить урожай сельскохозяйственных культур. Для радикального решения задачи требуется создание системы интегрированной борьбы с сорняками в совокупности с другими приемами защиты растений от иных вредных объектов, которая предусматривает повышение общей культуры земледелия, неукоснительное соблюдение севооборотов, рационально обоснованное применение современных средств химизации, преимущественное использование районированных высокопроизводительных и устойчивых к вредоносным факторам сортов. Поэтому производственное применение вновь разработанного пестицидно-го препарата требует обязательной проверки его эффективности на фоне существующих широко практикуемых агротехнологий и систем применения средств защиты растений от вредных объектов. Только такой комплексный подход и строгое соблюдение технологий и регламентов применения обеспечивают максимальную эффективность средств защиты.

Иллюстрацией этому может служить оценка уровня биологической и хозяйственной эффективности димограна, проведенная нами в 2006-2007 гг. на посевах озимой

УДК 632.952:633.1

Тактика применения протравителей семян озимых культур в Белоруссии

пшеницы Московская 39, посеянной после чистого пара, при использовании его в комплексе с существующими отечественными средствами защиты от вредителей и болезней.

Димогран при испытании в условиях типичного для европейской части Нечерноземной зоны РФ фито-санитарного фона показал высокую биологическую и хозяйственную эффективность, при этом наиболее высокий эффект был получен в случае полного комплекса защитных мероприятий с включением разработанных ВНИИХСЗР препаратов фенорама экстра*, вск(протравитель семян), фосфамида*, кэ (инсектицид) и диназола*, кэ (фунгицид). Только в этом случае был получен максимальный высококачественный урожай зерна озимой пшеницы Московская 39 (69,8 ц/га при 58,8 ц/га в контроле) с отменными показателями содержания в нем белка (13,6 % при 10,7 % в контроле), сырой клейковины (29,3 % при 22,3 % в контроле) и ее упругости по ИДК (84,2 ед. пр. при 59 ед. пр. в контроле), из-за чего повысилась классность зерна до 3-го класса (в контроле - 4-й класс).

Опыт двухлетних полевых испытаний разных препаратов показал, что на посевах озимой пшеницы и ярового ячменя в условиях Подмосковья в сезонах 2006 и 2007 гг. долевой вклад гербицидной обработки в суммарном сохраненном урожае, полученном от комплекса защитных мероприятий, составил 40-42 %. Это еще раз подтверждает, что в данном регионе РФ сорняки представляют основную угрозу урожаю сельскохозяйственных культур, и борьба с ними является первоочередной задачей сельхозтоваропроизводителей. Димогран в сложившейся фитосанитарной ситуации проявил очень высокую биологическую и хозяйственную эффективность и способен занять достойное место в комплексной технологии выращивания данной культуры в европейской части Нечерноземья.

С.Ф. БУГА,

главный научный сотрудник Института защиты растений А.Г. ЖУКОВСКИЙ, заведующий лабораторией фитопатологии А.Г. ИЛЬЮК, научный сотрудник

Современные технологии выращивания зерновых культур в республике включают протравливание семян как обязательный прием, поскольку качество семян, их здоровье оказывают существенное влияние на формирование высокого и стабильного урожая. Многолетняя фитоэкспертиза, проводимая как сотрудниками лаборатории фитопатологии института, так и специалистами Главной государственной инспекции по семеноводству, карантину и защите растений, свидетельствуют об отсутствии партий семян, свободных от инфекции.

Из болезней, имеющих широкое распространение в посевах озимых зерновых культур, следует отметить, прежде всего, снежную плесень и корневые гнили, возбудители которых сохраняются на семенах, растительных остатках и в почве. По-прежнему высока частота встречаемости в семенах склероциев спорыньи. Посевы всех зерновых культур могут поражаться этой болезнью, но с большей скоростью она прогрессирует в посевах озимого тритикале. Не меньшую озабоченность вызывает септориоз зерновых культур, особенно тритикале, на листьях и колосе которого (а следовательно, и на семенах) доминирует БерТопа nodorum, тогда как на озимой пше-

нице листья поражает в основном Б. ШЫ, и лишь к колошению на верхних листьях и колосе появляется Б. nodorum. Инфицирован-ность семян пшеницы септорио-зом составляет 2-20 %, тритикале - 2-27 %. Пораженность фуза-риозом колоса и зерновок также нарастает, поскольку при благоприятных гидротермическихусловиях болезнь наблюдается повсеместно, но чаще - в посевах озимой пшеницы. В отдельные годы контаминация зерновок пшеницы фузариозной инфекцией достигает 66,3 %, тритикале - 32 %, а озимой ржи - 25 %. Осенью посевы зерновых культур могут поражаться мучнистой росой, бурой ржавчиной, ринхоспориозом (тритикале и рожь), септориозом, фузари-озом.

Вредоносность снежной плесени на культурах можно ранжировать по убыванию в следующем порядке - тритикале, пшеница, рожь. Корневыми гнилями наиболее интенсивно поражается пшеница, затем тритикале и менее всего - рожь. Повышение температурного режима осенью способствует также раннему и более частому поражению посевов пшеницы и тритикале мучнистой росой и ржавчиной, что ранее не наблюдалось.

Эпифитотии снежной плесени в посевах озимых тритикале и пшеницы наблюдаются 1-2 раза в пять лет. Корневая гниль фузариозной этиологии встречается преимущественно в интервале от депрессивного до умеренного развития. Эпифитотии отмечаются лишь в отдельных посевах озимой пшеницы.