В нашей республике согласно «Каталогу пестицидов и удобрений, разрешенных для применения в Республике Беларусь» допущены к применению следующие биопрепараты на основе бактерий: бактоген, бацитурин, битоксибациллин, колептерин, лепидоцид, новодор FC, форей 48В, миколин, пентафаг.
Биопрепараты на основе энтомопатогенных грибов.
Грибные заболевания насекомых называют микозами. К настоящему времени описано более 530 видов энтомопатогенных грибов из 4-х классов (аскомицеты, зигомицеты, хитридиомицеты и несовершенные грибы). Первые признаки заболевания у насекомого проявляются через 3-5 суток. На теле насекомых появляются разные пятна, насекомое становится вялым и неподвижным, затем наступает гибель. Главным образом микозы поражают
сетчатокрылых, жесткокрылых и полужесткокрылых. Грибные заболевания не являются остро заразными и поражают, как правило, ослабленных насекомых.
Из данной группы препаратов в нашей стране для производственного применения допущен боверин, разработанный на основе гриба боверии (белая мускардина). Разрешено применение препарата на картофеле против колорадского жука, на огурцах защищенного грунта против тепличной белокрылки, трипса, на яблоне против яблонной плодожорки.
Биопрепараты на основе энтомопатогенных вирусов.
Вирусы были открыты русским ученым Д. И. Ивановскимв 1892 г. при изучении мозаичной болезни табака. Первые описания вирусных болезней насекомых (гусениц тутового шелкопряда) появились в литературе в середине прошлого столетия. Для насекомых наибольшее число вирусных болезней известно у чешуекрылых; обнаружены также у перепончатокрылых, двукрылых, жесткокрылых и паутинных клещей (красного цитрусового и плодового).
По мнению американских ученых около 300 видов вирусов могут быть использованы для борьбы с вредными насекомыми. На основе вирусов гранулеза и ядерного полиэдроза выпускались препараты вирин КШ, вирин ОС, вирин ЭКС, вирин ЭНШ и др. Каждый из препаратов был предназначен для борьбы с определенным вредным объектом.
4. Ферромоны. Вещества, вырабатываемые и выделяемые в окружающую среду живыми организмами, или их синтетические аналоги, вызывающие специфическую реакцию у воспринимающих их особей того же биологического вида, называют феромонами. Феромоны насекомых относятся к разным классам органических химических соединений. В своем большинстве они являются биогенетическими производными жирных кислот. В настоящее время различают:
1) половые феромоны или половые аттрактанты, привлекающие полового партнера и играющие в природе роль при поиске партнера. У чешуекрылых (Lepidoptera), например, их выделяют только самки, у жуков (Coleoptera) — и самки, и самцы;
2) феромоны скучивания или агрегации, регулирующие концентрацию популяций, например стай или групп у прямокрылых (Orthoptera) и клопов (Hemiptera);
3) предупреждающие феромоны, вызывающие реакции тревоги и обороны, например, у тлей (Aphidina) при нападении хищников и у жалящих насекомых типа ос (Vespa spp.);
4) феромоны маркировки, служащие, например, у вишневой мухи (Rhagoletis cerasi) для маркировки плодов, в которые уже отложены яйца;
5) социальные феромоны, регулирующие специализацию и разделение труда у насекомых, образующих сообщества.
Феромоны выделяются в ничтожных количествах (железа одной самки выделяет несколько нг (10~9г). Благодаря своей высокой летучести они действуют на расстоянии нескольких сотен метров.
В последнее время наиболее изучены и широко применяются синтетические аналоги половых феромонов — половые аттрактанты. Наибольшие успехи достигнуты в изучении половых аттрактантов чешуекрылых. Создано уже более 600 биологически активных соединений — примерно для 300 видов насекомых. Данный метод разработан А. С. Серебровским и опубликован в 1940г. в «Зоологическом журнале».
5. Генетический метод. Сущность его заключается в насыщении природной популяции вредителя особями генетически неполноценной (нежизнеспособной или бесплодной) расы того же вида, полученной путем отбора, лучевой или химической стерилизации. Нежизнеспособность насекомых может быть обусловлена наследственно закрепленным недоразвитием жизненно важных органов, резким преобладанием в потомстве самцов, губительным для популяции изменением жизненного цикла и поведения насекомых, повреждениями хромосомного аппарата, также приводящими к бесплодию популяции.
Это достигается следующими способами:
1) обработка гамма- и рентгеновскими лучами;
2) обработка хемостерилянтами;
3) использование цитоплазматической несовместимости.
Практически генетический метод борьбы с вредителями можно осуществлять двумя способами:
1) массовым выпуском заранее обработанных гамма- и рентгеновскими лучами особей вредителя;
2) автостерилизацией в природных условиях, как правило, используя хемостерилянты.
Основным приемом генетического метода является лучевая и химическая стерилизация.
Данный метод впервые был применен в США в борьбе с мясной мухой. Объект был полностью уничтожен на острове Санмбел в 1954 г., а затем и на острове Кюрасао (Япония) в 1955 г.
Сочетание разнообразных нехимических способов защиты растений с минимальным использованием пестицидов получило название интегрированного метода. Метод основан на биогеоценотическом подходе и рассчитан на максимальное использование природных механизмов регуляции численности вредящих организмов.
При этом нельзя упускать из виду ассортимент пестицидов, внедряя препараты избирательного действия (направленного на определенный вид вредителей), быстро разлагающиеся в природной среде и имеющие минимальный отрицательный побочный эффект. Необходимо совершенствовать способы внесения препаратов, по возможности отказываясь от распыления их с самолетов, связанного с большой опасностью сноса на соседние территории и акватории. Надо максимально использовать в сельском и лесном хозяйствах высококачественный посадочный материал растений, устойчивых к вредителям и болезням. Кроме того, в каждом конкретном случае следует учитывать местные особенности живой природы.
Такие прогрессивные методы применения пестицидов, как малообъемное и ультра малообъемное опрыскивание сельскохозяйственных культур, позволяют многократно снизить и количество применяемых препаратов, и отрицательное воздействие их на природу.
Наиболее распространенным способом повышения устойчивости сортов является селекционный метод. Устойчивые сорта создаются двумя методами:
традиционный – с использованием гибридизации, мутагенеза и др. традиционных методов селекции.
Создание сортов с/х культур, устойчивых к наиболее опасным патогенам и вредителям, соблюдение правил семеноводства приводит не только к сохранению первоначальных качеств семенного материала, но и к оздоровлению семенного материала.
Зарубежные сорта, широко применяемые в настоящее время в РБ, приносят на территорию те патогены, которые ранее не развивались на нашей территории. Поэтому одним из главных направлений повышения устойчивости сортов является соблюдение всех карантинных мероприятий, при внедрении того или иного западного сорта.
Первые трансгенные растения (растения табака со встроенными генами из микроорганизмов) были получены в 1983 г. Первые успешные полевые испытания трансгенных растений (устойчивые к вирусной инфекции растения табака) были проведены в США уже в 1986 г.
После прохождения всех необходимых тестов на токсичность, аллергенность, мутагенность и т.д. первые трансгенные продукты появились в продаже в США в 1994 г. Это были томаты Flavr Savr с замедленным созреванием, созданные фирмой "Calgen", а также гербицид-устойчивая соя компании "Monsanto". Уже через 1-2 года биотехнологические фирмы поставили на рынок целый ряд генетически измененных растений: томатов, кукурузы, картофеля, табака, сои, рапса, кабачков, редиса, хлопчатника.
В настоящее время получением и испытанием генетически модифицированных растений занимаются сотни коммерческих фирм во всем мире с совокупным капиталом более ста миллиардов долларов. В 1999 г. трансгенные растения были высажены на общей площади порядка 40 млн. га, что превышает размеры такой страны, как Великобритания. В США генетически модифицированные растения (GM Crops) составляют сейчас около 50% посевов кукурузы и сои и более 30-40% посевов хлопчатника.
Первая волна трансгенных растений, допущенных для практического применения, содержала дополнительные гены устойчивости (к болезням, гербицидам, вредителям, порче при хранении, стрессам).
Уже довольно давно известна бактерия Bacillus thuringiensis, продуцирующая белок, являющийся очень токсичным для многих видов насекомых, в то же время безопасный для млекопитающих. Белок (дельта-эндотоксин, CRY-белок) продуцируется различными штаммами В. thuringiensis. Взаимодействие токсина с рецепторами строго специфично, что усложняет подбор комбинации токсин—насекомое. В природе найдено большое количество штаммов В. thuringiensis, чьи токсины действуют только на определенные виды насекомых. Препараты В. thuringiensis в течение десятилетий использовали для контроля насекомых на полях. Безопасность токсина и его составных белков для человека и других млекопитающих полностью доказана. Встраивание гена этого белка в геном растений дает возможность получить трансгенные растения, не поедаемые насекомыми.
Кроме видоспецифичности по действию на насекомых встраивание прокариотических генов дельта-токсинов в геном растений даже под контролем сильных эукариотических промоторов не привело к высокому уровню экспрессии. Предположительно такое явление возникло в связи с тем, что эти бактериальные гены содержат значительно больше адениновых и тиминовых нуклеотидных оснований, чем растительная ДНК. Эта проблема была решена путем создания модифицированных генов, где из природного гена вырезали и добавляли те или иные фрагменты с сохранением доменов, кодирующих активные части дельта-токсина. Так, например, с помощью таких подходов был получен картофель, устойчивый к колорадскому жуку. Получены трансгенные растения табака, способные синтезировать токсин. Такие растения были нечувствительны к гусеницам Manduca sexta. Последние погибали в течение 3 суток контакта с токсинпродуцирующими растениями. Токсинообразование и обусловленная им устойчивость к насекомым передавалась по наследству как доминантный признак.
В настоящее время так называемые Bt-растения (от В. thuringiensis) хлопка и кукурузы занимают основную долю в общем объеме генетически модифицированных растений этих культур, которые выращивают на полях США.
В связи с возможностями генной инженерии конструировать энтомопатогенные растения на основе токсина микробного происхождения еще больший интерес к себе вызывают токсины растительного происхождения. Фитотоксины являются ингибиторами белкового синтеза и осуществляют защитную функцию, направленную против насекомых-вредителей микроорганизмов и вирусов. Лучше всех среди них изучен рицин, синтезируемый в клещевине: его ген клонирован и установлена нуклеотидная последовательность. Однако высокая токсичность рицина для млекопитающих ограничивает генноинженерные работы с ним только техническими культурами, не используемыми в пищу человека и на корм животным. Токсин, вырабатываемый фитолаккой американской, эффективен против вирусов и безвреден для животных.
Важную роль в повышении устойчивости сортов играют также:
способы обработки почвы,
сроки и способы посева,
уход за растениями, соблюдение севооборота, правильное чередование культур
применение пестицидов избирательного действия, в том числе и биологический метод.
Супрессивность почвы - это ее способность к восстановлению и сохранению плодородия, а также способность противостоять размножению патогенной микрофлоры.
В зависимости от динамики плотности популяции вредителей почвы делятся на 3 группы:
индуктивная (плотность популяции вредителя увеличивается)
толерантная (плотность популяции не изменяется)
супрессивная (плотность популяции уменьшается)
Следует отметить, что почвы естественных биоценозов обладают достаточной устойчивостью ко многим патогенам.
Супрессивность почвы зависит, прежде всего, от наличия в ней грибов-сапрофитов, которые, кроме способности разлагать в почве растительные остатки, обладают еще и антагонистическим действием на паразитические грибы. Они обладают способностью использовать грибы-патогены в качестве питательной среды, продуцируют вещества, токсичные для фитопатогенов, разрушающие их клеточные структуры.
При избыточном применении химических фунгицидов и протравителей семян, внесении несбалансированных доз минеральных удобрений супрессивность почвы снижается.
Повышение супрессивности почвы возможно за счет след. приемов:
соблюдение севооборота (один из основных методов, широко применяемых в наст. время в с/х). Низкую супрессивность имеют почвы в севооборотах с короткой ротацией.
внесение органич. удобрений (м.б. различной формы: навоз, птичий помет, сапропели, торф и т.д.)
применение сидератных удобрений (пожнивные, поукосные культуры, солома злаков)
применение минеральных удобрений, учитывая физиологические потребности растений. Н-р, внесение К и Р-х удобрений повышает иммунитет растений.
внесение микробиологических препаратов (эпин, эпин +, экосил)
применение биогумуса
совершенствование ассортимента и препаративных форм пестицидов.
организация сплошного многоступенчатого скрининга синтезированных соединений, применяемых в качестве пестицидов.
1) Прежде всего основным направлением при аварийных ситуациях является локализация места аварии.
2) Применение мер, которые снижают и ослабляют действие пестицида
- известкование почвы
- применение сидеральных удобрений, микробиологических препаратов,
- применение нейтрализаторов почвы (фитопротекторов: редька масличная, рапс, люпин). Использование фитопротекторов снижает остаточное содержание пестицида атразина в почве на 40-95%.
- использовать препаративные формы пестицидов с высокой скоростью разложения в почве. Следует учитывать, что наиболее устойчивой к разложению формой является гранулированная форма, менее устойчивая – жидкая, наименее устойчивая – смачивающиеся порошки.
- при возделывании культур на тех участках, где произошла утечка пестицидов при аварийных ситуациях, эффективным методом является покрытие семян чувствительных к пестицидам культур защитными пленками (н-р, парафинирование);
- дражирование и инкрустация семян и посадочного материала различными сорбентами.
Чтобы снизить накопление пестицидов в продукции, необходимо промывать продукцию большим количеством воды, удаление кожуры с плодов, варка, бланширование.
Пестициды накапливаются главным образом в жировой ткани, поэтому в мясных продуктах удаляют жир, применяют низкотемпературную обработку путем замораживания и т.д.