Химизация сельского хозяйства стала фактически второй «зеленой революцией», что позволило обеспечить пищей население планеты, численность которого значительно возросла. В конце XX века произошла новая революция: появились генно-модифицированные растения (ГМР).
Следствием фундаментальных исследований последних десятилетий в области генетики, геномики, протеомики и постгеномных технологий стало создание нового направления в науке – генной инженерии. В растениеводстве ее достижения ознаменовались созданием генно-инженерно-модифицированных растений (ГМР, трансгенные растения, ГМ-культуры), устойчивых к гербициду раундапу (ГМР-RR) (Ю.Я. Спиридонов, 2019).
Рост площадей под генетически модифицированными растениями стимулирует рынок глифосата, особенно в развивающихся регионах. При этом, без возделывания ГМ-культуры в Беларуси применение гербицидов сплошного действия на основе глифосата достигает в разные годы 15-20 % от всех пестицидов.
Глифосат в биотехнологии. Компания «Монсанто» в 1970 году создала вещество N – (фосфонметил) – глицин (глифосат), которое оказалось способным блокировать в растении фермент EPSPS. Любое растение с блокированным ферментом погибает. В середине 1990-х глифосат начали широко использовать для контроля засоренности в посевах сельхозкультур. Начиная с 1996 года, выращивание устойчивых к глифосату культур было поставлено на коммерческую основу. Многие крупные биотехнологические компании создали свои генно-модифицированные линии различных культур, предназначенные для обработки гербицидами сплошного действия производства этих же компаний. Так, в 2016 году площади под ГМ-культурами достигли рекордных 185 млн га. За последние десять лет объем их производства вырос более чем на 80%. ГМР выращивают 26 стран (7 развитых и 19 развивающихся), при этом на вторые приходится 54% всех посевов. Лидируют пять стран (91% посевов): США (72,9 млн га), затем Бразилия (49,1 млн га), Аргентина (23,8 млн га), Канада (11,6 млн га) и Индия (10,8 млн га).
Примерно через 20 лет после начала иcпользования глифосата, в 1996 году, в Австралии появились устойчивые к этому гербициду образцы райграса жесткого (Lolium rigidum) (Ю.М. Носенко, Агроном, 2019). Резистентные к глифосатам виды сорных растений уже зафиксированы во многих странах, где широко выращивают ГМ-культуры: в Аргентине, США, Канаде, Австралии, Южной Африке. Сегодня известны популяции более 50 видов сорняков, устойчивых к глифосату: щирица (виды) (Amaranthus spp.), лисохвост (Alopecurus spp.), амброзия полыннолистная (Ambrosia artemisiifolia), амарант Палмера (Amaranthus palmeri), мелколепестник канадский (Conyza canadensis) и др. Даже в Европе, где распространение посевов ГМ-культур очень незначительное, отмечено наличие резистентных популяций у 18 видов массовых сорняков (А. Иващенко, Зерно, 2012).
На Украине существуют потенциально резистентные сорняки: щирица обычная, амброзия полыннолистная, осот розовый, редька дикая, сорго алеппское и др. (Ю.М. Носенко, Агроном, 2019). Фермер Филипп Шоу по данному вопросу отмечает: «Если у вашего соседа проблемы… возможно, это уже и ваши проблемы».
В связи с этим появление популяций сорных растений, резистентных к действию гербицидов, является ответом природы на деструктивную деятельность человека.
Резистентность сорных растений к глифосатам и особенности ее возникновения. Сорняки, как любой живой организм, постоянно развиваются и эволюционируют. Это развитие сопровождается изменением ДНК. В растительной популяции всегда присутствуют особи, чей генетический набор имеет некоторые особенности, позволяющие растению выжить при воздействии гербицида. Вначале таких особей мало, однако частое применение гербицида обеспечивает преимущественную селекцию именно этих, устойчивых к гербициду растений: шансы выжить и оставить потомство у таких особей увеличиваются по сравнению с остальными. Другими словами, идет обыкновенный естественный отбор.
Например, в одном виде сорняков осотов или пасленов есть несколько подвидов. И когда мы начинаем работать глифосатом, то сначала убиваем самый слабый подвид, а более сильные выживают и вырабатывают устойчивость.
Почему сорняки такие умные? Действие глифосата основано на механизме ингибирования – прерывания синтеза ароматических кислот, которые находятся в растении. Когда мы постоянно угнетаем этот процесс, растение просто отказывается от этого синтеза и начинает жить без них, т.е. растения вырабатывают устойчивость к возникшей опасности.
У щирицы Палмера, устойчивой к глифосату, имеются дополнительные копии сегментов ДНК, которые отвечают за количество ферментов в клетке. Глифосат не может их заблокировать все, поэтому растение продолжает жить даже после обработки гербицидом.
Мелколепестник канадский большую часть глифосата помещает в специальные отделы растительной клетки – вакуоли. В них гербицид оказывается как будто взаперти и не может нанести вред клетке.
Поэтому производители трансгенной сои отмечают увеличение норм расхода препаратов на основе глифосата против резистентных форм сорняков до 10 л/га.
По этим причинам число случаев возникновения у сорняков резистентности к гербицидам, возрастает во всем мире. Беларусь никогда не возделывала трансгенные культуры, однако сотрудники лаборатории гербологии РУП «Институт защиты растений» уже сегодня отмечают феномен устойчивости мелколепестника канадского к обычным нормам глифосата, что требует добавления к ним препаратов другого способа действия (например: Магнум, ВДГ (метсульфурон-метил, 600 г/кг) – 5-10 г/га). Этот однолетний вид комфортно чувствует себя в посевах различных сельхозкультур, что говорит о некачественной обработке почвы или злоупотреблении минималкой.
Для снижения риска приобретения сорняками резистентности можно рекомендовать следующие приемы:
– соблюдение севооборота, технологий и агротехники возделывания сельскохозяйственных культур;
– приоритет полупаровой обработке почвы;
– разумное применение минимальной обработки почвы;
– внесение гербицидов по уязвимым фазам сорняков;
– чередование применения гербицидов различных химических классов с разными механизмами действия;
– применение глифосатов в смеси с препаратами сульфонилмочевины, дикамбы или 2,4-Д-кислоты, а также азотных удобрений (сульфат аммония, карбамид, КАС).
Эволюция глифосатов. Российские ученые отмечают, что приспособительная способность сорняков велика, поэтому эффективность мер борьбы с ними со временем (иногда за 2-3 года) падает. В первую очередь это касается применения гербицидов. Гербологи высказывают солидарное мнение (Ю.Я. Спиридонов, 2000), что снижение губительного действия химических препаратов на сорняки через несколько лет после начала применения стало серьезной проблемой. При этом «срок жизни» гербицидов постоянно уменьшается, что связано с приобретением сорняками устойчивости к ним (Г.Н. Черкасов, И.В. Дудкин, 2010).
В 2000 году закончился срок действия патента «Монсанто» на формулу глифосата. С окончанием патента производство (формуляцию) глифосатсодержащих продуктов начали многие химические компании. С этого момента, практически до 2008 года, выходит на рынок СЗР все большее количество торговых названий гербицида с концентрацией глифосата 360 г/л. За период 2000-2017 гг. максимальное количество 36-%-ных глифосатсодержащих гербицидов (19 шт.), зарегистрированных в «Государственном реестре средств защиты растений (пестицидов) и удобрений, разрешенных к применению на территории республики Беларусь», наблюдалось в 2008 году. К 2017 году количество таких продуктов в Госреестре снизилось до 9 шт.
Вытеснение глифосатсодержащих препаратов с концентрацией 360 г/л объясняется возникновением резистентности у отдельных видов сорных растений в результате длительного применения таких глифосатов, в том числе и в Беларуси. На территории республики длительное время данные продукты применялись на землях сельхозназначения в норме 3-4 л/га против пырея ползучего. В целях противорезистентных мероприятий в 2009 году был зарегистрирован гербицид Дианат, ВР (дикамба, 480 г/л) как добавка к глифосатсодержащим гербицидам в послеуборочный период против однолетних и многолетних сорняков. Нами установлено, что применение 36-%-ных глифосатов (3-4 л/га) в смеси с гербицидом Дианат, ВР (0,2-0,3 л/га) не только позволяло контролировать пырей на 88-95%, но и добиться высокой гибели видов осота и бодяка – до 92-100%. В то же время при применении в баковых смесях глифосатсодержащего гербицида с 50-%-ной концентрацией Торнадо 500, ВР (2-3 л/га) с Дианатом, ВР (0,2-0,3 л/га), в 2010 году пырей ползучий и осот полевой погибли полностью.
В связи с этим, по данным РУП «Институт защиты растений», минимальные нормы расхода на пырей в зависимости от концентрации глифосатсодержащих продуктов, применяемых в смесях с дикамба (480 г/л) – 0,2-0,3 л/га и 2,4-Д (1,5-2,0 л/га), Диаленом, ВР (2,0 л/га) и азотных удобрений (КАС – 50-70 л/га, карбамид – 5-10 кг/га, сульфат аммония – 1-2 кг/га) составляют для 36-%-ных препаратов 3-4 л/га, для гербицидов с содержанием д.в. 450 г/л – 2,4-3,2 л/га, 500 г/л – 2-3 л/га, 550 г/л – 1,8-2,5 л/га. Однако при этом глифосатная нагрузка на гектар существенно не изменяется.
Таблица 1. Глифосатная нагрузка на пашне против пырея ползучего в зависимости от концентрации глифосатсодержащего продукта
| Концентрация, г/л | Норма расхода, л/га | Глифосатная нагрузка, г д.в./га |
| 360 | 3,0-4,0 | 1080-1440 |
| 450 | 2,4-3,2 | 1080-1440 |
| 500 | 2,0-3,0 | 1000-1500 |
| 550 | 1,8-2,5 | 990-1375 |
Некоторая тенденция к уменьшению глифосатной нагрузки (г д.в./га) на пашне против пырея ползучего наблюдается только с концентрации д.в. в глифосатсодержащих препаратах выше 500 г/л.
В период 2014-2017 гг. общее количество глифосатов в Госреестре достигло максимума и составило 32-33 продукта. Из которых в 2014 году 36-%-ные препараты составляли практически половину (15 шт), а уже в 2017 г. – 1/3 или 9 шт. С 2008 года активно на рынок СЗР поступают продукты с увеличенным содержанием глифосата в концентрации 450-500 г/л, с 2014 года – 450-550 г/л и с 2017 года – 450-700 г/л (таблица 2). При этом значительно снизились нормы расхода гербицидов на гектар, что положительно сказалось на технологической и экономической эффективности их применения.
Кроме того, в 2014 году регистрацию получает заводская смесь (глифосат, 240 г/л + 2,4-Д, 160 г/л) Килео, ВРК, а в 2017 году – готовые для применения на приусадебных участках глифосатсодержащие продукты с концентрацией 7,2 г/л в виде водного раствора и геля. Следует отметить, что многие глифосатсодержащие продукты имеют регистрацию для розничной продажи населению и применения в ЛПХ и дачных участках.
Таблица 2. Количественный состав глифосатсодержащих гербицидов в «Государственном реестре средств защиты растений (пестицидов) и удобрений, разрешенных к применению в Республике Беларусь» в зависимости от концентрации д.в. за период 2000-2017 гг.
| Концентрация глифосата | 2000 г. | 2002 г. | 2008 г. | 2014 г. | 2017 г. |
| 360 г/л | 7 | 12 | 19 | 15 | 9 |
| 450 г/л | – | – | 2 | 5 | 5 |
| 480 г/л | 1 | 1 | 1 | – | 1 |
| 500 г/л | – | – | 1 | 3 | 3 |
| 540 г/л | – | – | – | 4 | 5 |
| 550 г/л | – | – | – | 4 | 4 |
| 687 г/кг | – | – | – | – | 1 |
| 700 г/кг | – | – | – | – | 1 |
| Заводская смесь: Килео, ВРК (глифосат, 240 г/л + 2,4-Д, 160 г/л) | – | – | – | 1 | 1 |
| Готовый к применению водный раствор для приусадебных участков (глифосат, 7,2 г/л) | – | – | – | – | 1 |
| Гель для приусадебных участков (глифосат, 7,2 г/л) | – | – | – | – | 1 |
| Всего глифосатсодержащих продуктов | 8 | 13 | 23 | 33 | 32 |
Второй непременный компонент СЗР с глифосатом – поверхностно-активное вещество (ПАВ). Так, оригинальный 36-%-ный гербицид Раундап содержит 180 г/л поверхностно активного вещества. По продуктам с концентрацией 450-700 г/л информации по содержанию ПАВ в открытом доступе нет.
Однако, многие препараты (Спрут, ВР, Спрут Экстра, ВР, Фрейсорн, ВР, Ураган Форте ВР, Торнадо 500, ВР) зарегистрированы в том числе и для авиационного опрыскивания методом УМО, что говорит об использовании производителями иных ПАВ и адъювантов. Отдельные глифосатсодержащие препараты отличаются более быстрым гербицидным действием на сорную растительность. Так, первые признаки гербицидного действия проявляются на 2-3 день после обработки. Такие продукты содержат в своем составе высокотехнологичные ПАВ-ы, адъюванты, а некоторые и мочевину, что немаловажно при выборе глифосатсодержащего гербицида для применения в качестве десиканта.
Следует отметить разную скорость действия препаратов на основе глифосата. Так, некоторые продукты при равных или схожих условиях применения максимально эффективны уже через 21 день после внесения, другие – через месяц, поэтому при принятии решения по времени вспашки мы бы рекомендовали сельхозпроизводителям ориентироваться на месте по степени гибели многолетних сорных растений (но не ранее, чем через 14-21 дней).
Вместе с тем некоторые компании идут на регистрацию своих глифосатсодержащих продуктов для применения совместно с поверхностно-активными веществами. Так, гербицид Вольник Супер, ВР (глифосата кислоты, 550 г/л) зарегистрирован для совместного применения с ПАВ-ами Ньюфилм – 17 и Экоприл, что, несомненно, способствует уменьшению глифосатной нагрузки на гектар без снижения эффективности препарата.
Таким образом, мы наблюдаем изменение ассортимента глифосатсодержащих гербицидов в Госреестре как по процентному содержанию действующего вещества в глифосатсодержащих продуктах, так и по наполнителям (ПАВ, адъюванты, мочевина и т.д.). Отмечается более четкая дифференциация норм расхода глифосатсодержащих гербицидов, применяемых по стерне в послеуборочный период и на землях несельскохозяйственного пользования, в зависимости от видового состава сорняков и породного состава древесно-кустарниковой растительности. Конкретизируются нормы расхода для пырея ползучего и др. многолетних сорных растений, а также инвазивных сорных растений (мелколепестника канадского, золотарника канадского, борщевика Сосновского и др.).
Следует обратить внимание сельхозпроизводителей на современные методы малообъемного опрыскивания (МОО) с расходом рабочего раствора 10-60 л/га и ультра-малообъемного опрыскивания (УМО) – до 10 л/га, а также перспективный метод управляемого опрыскивания – монодисперсное микро-объемное опрыскивание (ММО), широкое внедрение которых в производство, несомненно, будет способствовать уменьшению биоэкологических рисков применения средств защиты растений, в том числе и глифосатов, повышению рентабельности и эффективности защитных мероприятий.
Цифровые тренды в защите растений. Цифровое земледелие становится мейнстримом в современном агробизнесе. Дроны, спутники и другие интеллектуальные технологии в сельском хозяйстве открывают новые возможности для аграрной отрасли.
В связи с этим аграрный сектор экономики Беларуси является отличной площадкой для внедрения новейших IT–технологий и робототехники. Активное применение сельхозпроизводителями современных агрогаджетов: GPS-навигаторов с системами автоматического или параллельного вождения агрегата по полю, систем посекционного и пофорсуночного отключения опрыскивателя, систем селективного опрыскивания, оснащенных инструментами «средство поиска сорняка» и «прополка» – будут способствовать снижению гербицидной нагрузки на гектар, в том числе и глифосатной, а также точности доставки средств защиты растений на объект. Автоматизация и роботизация работ по защите растений позволит минимизировать объемы ручного труда и оптимизировать нагрузку на работников.
Глифосаты на землях несельскохозяйственного пользования. Резерватором инвазивных видов сорных растений (борщевика Сосновского, золотарника канадского, мелколепестника канадского, ослинника двулетнего, эхиноцистиса лопастного или «бешеного огурца») на территории республики являются земли несельскохозяйственного пользования (полосы отчуждения, линии электропередач, трассы газо- и нефтепроводов, насыпи железных и шоссейных дорог, аэродромы и др. промышленные территории, в том числе и в населенных пунктах).
По нашим наблюдениям, применение гербицидов сплошного действия на основе имазапира и сульфурон-метила кислоты на данных территориях освобождает экологическую нишу для инвазивных видов сорных растений. Первыми из сорных растений освободившуюся экологическую нишу после ослабления и окончания гербицидного действия препаратов с данными действующими веществами занимают инвазивные виды мелколепестник и золотарник канадские.
Для предотвращения распространения мелколепестника и золотарника канадских вынужденной мерой на данной территории является применение глифосатсодержащих гербицидов по уязвимым фазам сорняков. На участках с устойчивыми формами данных видов следует применять глифосатсодержащие гербициды в смеси с препаратами сульфонилмочевины, эфирные формы 2,4-Д кислоты и азотных удобрений (сульфат аммония, карбамид, КАС). Учитывая агроэкологические риски применения глифосатсодержащих гербицидов, в качестве меры сокращения или ограничения объемов их применения как на пашне, так и на землях несельскохозяйственного пользования, можно рекомендовать использование современных мульчеров, особенно в водоохранных зонах водоемов, рек и озер, а также участков, подверженных поверхностному смыву применяемых действующих веществ в открытые водные источники. В качестве противорезистентных мероприятий на землях несельхозпользования рекомендуется чередование или комбинация глифосатсодержащих препаратов с гербицидами имазапир и сульфурон-метила кислоты или глифосатов с препаратами сульфонилмочевины, дикамбы, 2,4-Д-кислоты (в т.ч. 2,4-Д содержащие эфирные формы) и азотных удобрений (сульфат аммония, карбамид, КАС) в зависимости от видового состава сорняков и древесно-кустарниковых пород. Кроме того, чередование химического и механического методов (использование современных мульчеров или тяжелых дисковых борон там, где это возможно) позволит сократить объемы применения общеистребительных гербицидов. Для повышения эффективности гербицидов сплошного действия по подлеску (переросшей древесно-кустарниковой и травянистой растительности), такие массивы необходимо подвергать предварительному воздействию тяжелыми дисковыми боронами БДТ-3; -7 и их аналогами.
Заключение. Сравнительный анализ биоэкологических рисков применения глифосатов и других гербицидов сплошного действия показывает необходимость интегрированного подхода в борьбе с сорной растительностью на пашне (в т.ч. инвазивной), а также древесно-кустарниковой и рудеральной травянистой растительностью на землях несельскохозяйственного пользования с широким использованием инновационных технологий внесения гербицидов и беспилотных летательных аппаратов (дронов-опрыскивателей).
Руслан КОРПАНОВ,
кандидат с.-х. наук, доцент, ведущий научный сотрудник
РУП «Институт защиты растений», Республика Беларусь
Список использованных литературных источников находится в редакции журнала “Агротайм”
