Введение к работе
Актуальность проблемы. Ускорение поступательного развития страны невозможно без укрепления продовольственной безопасности и увеличения производства агропромышленной продукции. Рост урожайности сельскохозяйственных культур, особенно зерновых, во многих странах мира в последние десятилетия связан с активным использованием мощных современных факторов - удобрений и пестицидов.
Важным условием получения стабильных урожаев и увеличения производства зерна и других продуктов растениеводства является использование средств защиты растений (СЗР), как биологической, так и химической природы.
Ежегодные потенциальные потери сельскохозяйственной продукции в нашей стране от вредителей, болезней и сорных растений оцениваются в 104 млн т условных зерновых единиц (Захаренко, 1999). Это, безусловно, вызывает необходимость широкого использования средств защиты растений. При этом аграрному комплексу России необходимо одновременно решать взаимосвязанные задачи: увеличивать продуктивность отечественного растениеводства, используя факторы интенсификации, и одновременно решать разносторонние экологические проблемы. Это обстоятельство диктует необходимость оптимизации всего ассортимента средств защиты растений на основе научно обоснованных принципов и критериев.
В современной концепции защиты растений - "Фитосанитарная оптимизация агроэкосистем в условиях адаптивного растениеводства", принятой Всероссийским съездом по защите растений (1995 г.), существенная роль отводится использованию химических средств. Стратегия применения химических СЗР должна базироваться на принципе максимального снижения уровня отрицательного воздействия пестицидов на окружающую среду и активном использовании селективных, биорегуляторных и биологических препаратов, не нарушающих функционирования нецелевой биоты агроэкосистем. В этой связи предусматривалось решение задач развития исследований по разработке современного ассортимента СЗР, удовлетворяющего требованиям повышенной экологической и санитарно-гигиенической безопасности, и обеспечивающего возможность включения в современные системы интегрированной и биологической защиты сельскохозяйственных культур препаратов с учетом антирезистентных технологий применения. Это отражено в Программе фундаментальных и приоритетных прикладных исследований РАСХН в задании по разработке и совершенствованию ассортимента СЗР, включающего биопестициды, биологически активные вещества новых поколений, аналоги природных соединений и другие экологичные препараты.
Цель и задачи исследований. Цель работы заключалась в теоретической разработке и экспериментальном обосновании концепции и методологии оптимизации ассортимента СЗР и технологий их применения, направленных на снижение риска воздействия химических препаратов на экологические системы и нецелевую биоту.
Условиями, обеспечивающими выполнение этой цели, являлось решение следующих задач:
научно обосновать направления и выработать критерии оптимизации «rrpp-тимента СЗР, Г рос национальная |
разработать структуру ассортимента СЗР и ре:ламентыввБЛ|КМЙЙкия і
1 &ЗШ
защиты зерновых колосовых культур, картофеля, а также для борьбы с вредными
саранчовыми,
создать методическую базу для разработки регламентов применения экологически приемлемых СЗР и осуществления мониторинга поведения действующих веществ пестицидов в растениях, сельскохозяйственной продукции и объектах окружающей среды,
определить тенденции и оценить уровни резистентности у ряда опасных вредных насекомых к инсектицидам; разработать антирезистентные стратегии применения препаратов для борьбы с клопом вредной черепашкой и колорадским жуком,
обосновать и разработать экологически малоопасные и ресурсосберегающие технологии борьбы с вредными саранчовыми.
Научная новизна выполненного исследования состоит в следующем:
разработана концепция оптимизации ассортимента СЗР и экологизированных технологий их применения,
обоснованы направления оптимизации ассортимента СЗР от вредителей, болезней и сорных растений, сформулированы биологические и экотоксикологиче-ские критерии их оценки,
сформирован оптимизированный ассортимент СЗР колосовых культур и картофеля от вредных организмов,
раскрыты методологические принципы и создана методическая база для разработки регламентов применения современных СЗР от вредных насекомых и мониторинга поведения пестицидов в растениях и объектах окружающей среды,
выявлены уровни резистентности популяций клопа вредной черепашки и колорадского жука к фосфорорганическим соединениям и пиретроидам в разных регионах России, разработана антирезистентная стратегия применения инсектицидов для борьбы с устойчивыми к пестицидам популяциями этих фитофагов,
созданы оптимизированный ассортимент экологически малоопасных препаратов, ресурсосберегающие способы и технологии борьбы с вредными саранчовыми, биологически обоснована и разработана общая экологизированная система контроля вредных саранчовых, востребованная производственной сферой.
Практическая ценность и реализация результатов исследований. Непосредственное практическое значение работы состоит в том, что на основании проведенных исследований разработаны и используются:
-
Научно обоснованные критерии оптимизации и формирования ассортимента СЗР, используемые НИУ в системе проведения регистрационных испытаний пестицидов и агрохимикатов и являющиеся неотъемлемой частью "Положения о регистрационных испытаниях и регистрации пестицидов в РФ" (М., 1995).
-
Методические указания по регистрационным испытаниям инсектицидов, акарицидов, моллюскоцидов и родентицидов в сельском хозяйстве (СПб., 2004), предназначенные НИУ и используемые для биологической оценки и разработки регламентов применения современных пестицидов.
3.Разработан обоснованный и востребованный землепользователями оптимизированный ассортимент средств защиты зерновых культур и картофеля от вредителей, болезней и сорных растений, а также инсектицидов для борьбы с вредными саранчовыми; включен в "Государственный каталог пестицидов и агрохимикатов, разрешенных к применению на территории РФ" (М., 1994, 1997, 1998, 1999, 2000, 2001, 2002, 2003, 204
4 Методы определения микроколичеств пестицидов в растениях, продуктах их
переработки, почве и воде (СПб., 2002), разработанные для большого числа инсектицидов, фунгицидов и гербицидов, применяемых на зерновых, картофеле, свекле, льне, подсолнечнике, овощных и других культурах, утверждены органами Госсанэпиднадзора или Федеральной комиссией МЗ РФ и широко используются государственной службой защиты растений, органами Госсанэпиднадзора и разработчиками СЗР для мониторинга пестицидов.
5.Рекомендации по средствам защиты растений для предпосевной обработки семян (СПб., 2001); используемые службой защиты растений и сельхозтоваропроизводителями для выбора наиболее приемлемых к применению препаратов с учетом особенностей агрорегионов. Рекомендации утверждены и рекомендованы НТСМСХРФ.
-
Система регионального мониторинга резистентности вредителей к пестицидам на примере вредной черепашки (М., 2001) широко используется в практической защите растений для определения уровней резистентности вредителей к инсектицидам и выборе оптимальных средств и стратегий для успешной защиты растений и посевов. Методическое руководство утверждено и рекомендовано к использованию НТС МСХ РФ. На способ преодоления резистентности колорадского жука к пиретроидам получен патент № 22000388,2003.
-
Рекомендации по защите озимой пшеницы от комплекса вредных организмов в Ростовской области (СПб., 2002), разработанные на основе многолетних исследований ассортимента СЗР в этом регионе, широко используются службой защиты растений и сельхозтоваропроизводителями, что позволяет успешно защищать основную зерновую культуру этого региона.
-
Рекомендации по мониторингу, новым средствам и технологиям борьбы с вредными саранчовыми (СПб, 2000; М., 2000; СПб., 2003; М., 2003) позволили практической службе защиты растений подавить вспышку массового размножения итальянского пруса. При этом удалось повысить экологичность, биологическую и экономическую эффективность истребительных мероприятий и оперативность их проведения. Рекомендации утверждены НТС МСХ РФ.
Апробация работы. Материалы по теме диссертации были доложены на: XXI заседании Совета уполномоченных по проблеме СЭВ - III. 1. - защита растений (Будапешт, 1989); Всероссийском координационном совещании "Совершенствование контроля фитосанитарного состояния с.-х культур с целью предотвращения вспышек массового развития болезней, вредителей и сорняков" (Голицыне, 1993); Всероссийском съезде по защите растений "Защита растений в условиях реформирования АПК: экономика, эффективность, экологичность" (С- Петербург, 1995); Президиуме РАСХН " Экологическое обоснование и контроль за применением новых химических и биологических средств защиты растений в зонально адаптивных системах растениеводства" (Москва, 1998); Международной конференции "Вредители и болезни" (Брайтон, 1998); Международном научном симпозиуме "Использование феромонов и других биологически активных веществ в защите и карантине растений" (Анапа, 1999); XIV Международном конгрессе по защите растений (Иерусалим, 1999); Научной конференции "Фундаментальные и прикладные проблемы защиты растений XXI века (С.-Петербург, 1999); Международном совещании "Современные системы защиты и новые направления в повышении устойчивости картофеля к колорадскому жуку" (Москва, 2000); Международном научно-производственном совещании "Состояние и перспективы развития гербологии на пороге XXI века" (Голицыне, 2000); Международной научно-практической конференции "Биологизация защиты растений: состояние и
перспективы" (Краснодар, 2000); Всероссийском координационном совещании по защите растений (С.-Петербург, 2000); Международной конференции "Защита растений на рубеже XXI века" (Минск, 2001); Международной конференции "Современные направления борьбы с сорняками с использованием новых классов гербицидов и трансгенных растений" (Москва, 2001); Всероссийской конференции "Защита сельскохозяйственных растений 2001: состояние и перспективы развития" (Адлер, 2001); Всероссийском координационном совещании по защите растений (С- Петербург, 2001); Научно-техническом совете МСХ РФ (Москва, 2001; 2003; 2004); XII съезде Русского энтомологического общества (С.Петербург, 2002); Международной научной конференции "Интегрированные системы защиты растений" (Минск, 2002); Всероссийской конференции "Защита сельскохозяйственных растений 2002 : состояние, проблемы и перспективы развития" (Пущино, 2002); Всероссийском совещании "Современные системы защиты растений от болезней и перспективы использования достижений биотехнологии и генной инженерии" (Голицыне, 2003); Всероссийской конференции "Защита сельскохозяйственных растений 2003: состояние, проблемы и перспективы развития" (Электроугли, 2003); Всероссийском координационном совещании "Разработка биотически управляемых, устойчиво развивающихся агроэкосистем на основе интегрированной защиты сельскохозяйственных культур" (С- Петербург, 2003); XV Международном конгрессе по защите растений (Пекин, 2004).
Публикации. По материалам.диссертационной работы опубликовано 120. работ, получен патент на изобретение.
Основные положения, выносимые на защиту. Концепция оптимизации ассортимента СЗР и технологий их применения, направленная на совершенствование ассортимента действующих веществ и препаратов, повышение их экологич-ности в агроценозах и получение нормативно безопасной продукции.
Методология комплексной оценки СЗР от вредителей, болезней и сорных растений, базирующаяся на биологических и экотоксикологических критериях.
Экологически обоснованные регламенты применения СЗР и их мониторинга в агроценозах и компонентах агросферы,
Современный ассортимент и регламенты применения инсектицидов, фунгицидов и гербицидов для защиты зерновых колосовых культур и картофеля от вредных организмов,
Система регионального мониторинга резистентности вредителей к пестицидам и антирезистентная стратегия применения инсектицидов на примере предотвращения и/или элиминации устойчивости клопа вредной черепашки и колорадского жука к фосфорорганическим и пиретроидным препаратам,
Экологизированная система контроля вредных саранчовых, как модель системы включающей экологически малоопасные и ресурсосберегающие технологии и средства борьбы..
Материалы и методы исследований. Исследования, результаты которых изложены в работе, проводились на протяжении 1983-2003 гг. в Центре биологической регламентации использования пестицидов ВИЗР и его научно-исследовательских и токсикологических лабораториях в различных регионах РФ (Белгородская, Волгоградская, Екатеринбургская, Иркутская, Ленинградская, Московская, Нижегородская, Омская, Оренбургская, Ростовская, Саратовская области, Алтайский, Краснодарский, Ставропольский края) и странах СНГ. Научно-исследовательские работы выполнялись, в соответствии с программами фунда-
ментальных и приоритетных прикладных исследований по защите растений ВАСХНИЛ-РАСХН. В период проведения научно-исследовательских работ автор руководил агробиологическими исследованиями и непосредственно принимал участие в формировании и совершенствовании ассортимента пестицидов, разработке тематики, программ исследований, экспериментов, биологической оценке препаратов, разработке регламентов использования и мониторинга СЗР, совершенствовании и разработке технологий применения СЗР. Основными объектами исследований были:
средства защиты растений различного назначения (инсектициды, фунгициды, гербициды); биологически активные вещества (БАВ), биопрепараты,
вредные насекомые (вредная черепашка, хлебные жужелицы, колорадский жук, саранчовые и др.),
полезные насекомые и клещи,
возбудители болезней зерновых культур и картофеля,
сорные растения.
Методическую основу работы составляли полевой, вегетационный и лабораторный методы исследований.
При проведении исследований по выявлению биологической эффективности, разработке регламентов использования средств защиты растений и технологий их применения использовался ряд базовых методик: Методические указания по полевому испытанию гербицидов в растениеводстве (М., 1981), Методические указания по государственным испытаниям фунгицидов, антибиотиков и протравителей семян сельскохозяйственных культур (М., 1985), Методические указания по испытанию инсектицидов, акарицидов и моллюскоцидов в растениеводстве (М., 1986), Методические рекомендации проведения комплексных исследований по созданию зональных моделей блока защиты растений в экологически безопасных зерновых комплексах (Л., 1990), Методические указания по регистрационным испытаниям инсектицидов, акарицидов, моллюскоцидов и родентицидов в сельском хозяйстве (СПб., 2004) и другие.
Экотоксикологические исследования по динамике разложения и контроля уровня загрязнения растений, продукции, почвы и воды пестицидами осуществляли с помощью "Методов определения микроколичеств пестицидов в продуктах питания, кормах и внешней среде" (М., 1992, Т. 1, Т.2).
Для части препаратов, используемых для борьбы с вредителями, болезнями и сорняками на зерновых и овощных культурах, картофеле применялись оригинальные методики автора (Долженко, 2002). Микроколичества пестицидов определяли методом газожидкостной хроматографии (ГЖХ) на хроматографах марки Цвет, Карло Эрбо, Кристалл и методом высокоэффективной жидкостной хроматографии (ВЭЖХ) на хроматографе Waters.
При экотоксикологической оценке пестицидов и защитных мероприятий рассчитывали оценочный экотоксикологический балл по М.С.Соколову с соавт. (1994). Уровень токсической нагрузки определяли по Ю.Н.Фадееву (1988) и методическим указаниям В.Н.Бурова с соавт. (1995).
Энергетическая и экономическая оценка защитных мероприятий была рассчитана на основе нормативных показателей (Гончаров, Долженко и др., 1999), методических рекомендаций Н.Р.Гончарова с соавт. (1999), с учетом экологического аспекта - по методическим рекомендациям В.А Захаренко с соавт. (2000).
Статистическая обработка данных результатов исследований выполнялась по БАДоспехову (1985) и с помощью прикладных программ ПК.