Видова різноманітність бур’янів у світі досягає понад 30 тис. видів трав’янистих рослин. В Україні загальна кількість видів, що є і потенційно можуть бути конкурентами для посівів культурних рослин за чинники життя, сягає понад 1500. Одні види рослин бур’янів збільшують свою присутність на орних землях, інші, навпаки, зменшують свою чисельність на полях і ареали присутності.
У структурі забур’янення, особливо широкорядних посівів сільськогосподарських культур, наймасовішими та найбільш набридливими є однорічні види бур’янів із ботанічної родини Тонконогові (Злакові) — Poaceae (Gramineae). Видове різноманіття таких видів бур’янів у конкретних просівах відносно невелике й складається переважно з рослин проса півнячого (плоскухи), мишію сизого, мишію зеленого, елевзини індійської, тонконогу однорічного, вівсюга звичайного й інших.
Усі названі види рослин бур’янів розповсюджуються й розмножуються тільки насінням. Тому успішне їх контролювання на орних землях насамперед має бути спрямоване на заходи, що знижують обсяги запасів їх насіння в орному шарі ґрунту. Серед таких заходів передусім варто згадати застосування науково обґрунтованих сівозмін, що дозволяє за ротацію культур (8–10 років) знижувати величину запасів насіння бур’янів у ґрунті на 26–34%. За відсутності сівозмін на полях такого зниження рівня потенційного засмічення орного шару ґрунту насінням бур’янів не відбувається, і це створює додаткове навантаження на інші заходи їх контролювання в посівах.
Чому гербіцид не подіяв
В умовах інтенсивного ведення землеробства фактично головним заходом контролювання бур’янів у посівах сільськогосподарських культур стало застосування сучасних гербіцидів. Серед великої різноманітності препаратів, що здатні проявляти біологічну активність на рослини однорічних злакових бур’янів, треба назвати насамперед препарати за класифікацією (WASSA) групи 1(А), із сайтом дії — інгібітори ацетил-КоА карбоксилази (АКК).
Гербіциди з таким сайтом дії називають грамініцидами. Фермент АКК виконує важливу функцію у живих клітинах у процесі біосинтезу жирних кислот. Біохімічна дія грамініцидів спрямована на блокування активності дії ферменту ацетил-КоА-карбоксилази у пластидах рослин, у першу чергу в клітинах меристеми.
Спроможність бути інгібіторами такого важливого ферменту (АКК) властива двом класам хімічних сполук: похідним циклогександіону і похідним арил-оксифеноксипропіонової кислоти (АОФПК). Діючі речовини таких гербіцидів (АКК) у хлоропластах рослин із ботанічної родини Тонконогові пригнічують активність ферменту, проте не проявляють впливу на той самий фермент у хлоропластах рослин із ботанічної родини Бобові — Fabaceae. У результаті проведених досліджень було доведено існування двох типів ферментів АКК — прокаріотичного (гетеромерного) і еукаріотичного (гомомерного). Чутливість до дії циклогександіонів і похідних АОФПК виявляє тільки еукаріотичний тип ферменту. У мітохондріях і хлоропластах рослин, що належать до ботанічної родини Тонконогові, є еукаріотичний тип ферменту АКК. У рослин класу Дводольні — Dicotyledone є ферменти АКК тільки прокаріотичного типу. Саме така біохімічна особливість і визначає нечутливість більшості представників рослин, що належать до класу Дводольні до дії грамінцидів.
У такій біохімічній закономірності дії грамініцидів є і певні винятки. Наприклад, рослини з ботанічної родини Геранієві — Geraniaceae (клас Дводольні) у пластидах клітин мають тільки чутливий до дії грамініцидів тип ферменту АКК. Тобто такі рослини є чутливими до дії грамініцидів.
Хімічні сполуки, що проявляють дію як інгібітори активності ферменту АКК, істотно різняться між собою за рівнем активності на різні види рослин із ботанічної родини Тонконогові. Однорічні види злакових рослин традиційно більш чутливі до дії грамініцидів, порівнюючи з багаторічними формами.
Після нанесення робочої рідини з грамініцидами процеси росту злакових рослин зупиняються протягом перших двох діб. Протягом 5–6 діб буріє точка росту, листкові пластинки рослин втрачають здорове зелене забарвлення (стають червоно-бурими). Відмирання рослин настає на 7–10-ту добу після застосування грамініциду.
Які причини резистентності
У читача може виникнути запитання: навіщо автор занурюється в питання біохімії й фізіології рослин, якщо виробнику потрібні тільки прикладні аспекти застосування грамініцидів? Та і які можуть бути проблеми з такими препаратами?
У перше десятиліття виробничого застосування грамініцидів у посівах сільськогосподарських культур ніяких проблем справді не виникало. Проте жива природа є дуже лабільною: на будь-яку перешкоду існування форм життя вона швидко находить шляхи її подолання. А в переліку видів бур’янів, що мають резистентні популяції до дії грамініцидів, є практично всі види однорічних злаків. Підтверджено наявність резистентних популяцій у проса півнячого (плоскухи), проса рисового, мишію сизого, мишію зеленого, видів вівсюгів тощо в країнах Центральної Європи. Для аграріїв інших країн подібні проблеми тільки починаються. Так, пажитниця жорстка — Lolium rigidum (L.) Pal. Beauv. присутня у посівах культур орних земель від Австралії до Великої Британії. Її рослини формують перехресну резистентність не лише до дії традиційних грамініцидів, а й до препаратів суцільної дії (на основі гліфосату).
На порядку денному стає питання розуміння шляхів формування резистентних популяцій рослин бур’янів до дії гербіцидів взагалі й до дії грамініцидів конкретно. Доведено, що головною проблемою є не бур’яни й не гербіциди, а ми самі та наші дії на орних землях. У своєму бажанні отримувати ще більше аграрної продукції, аграрії нехтують усім, що їм заважає на такому шляху. Тут і руйнування сівозмін, і надмірна концентрація посівів ринково-привабливих культур, і максимальне спрощення й уніфікація технологій вирощування посівів. З економічної точки оцінювання в таких діях аграріїв є своя логіка. Проте такі дії ігнорують біологічні закони природи й агрономії, спричиняють проблеми, з яких складно находити конструктивний вихід. Формування резистентних до дії гербіцидів популяцій багатьох видів бур’янів — усього один із наслідків відносин людини та природи.
Країни ЄС рішенням Європарламенту законодавчо зобов’язали аграріїв своїх країн поступово зменшити рівень хімічного навантаження на орні землі вдвічі, порівнюючи із сучасним рівнем. Логічним стає практичне запитання: як забезпечити необхідний рівень захисту посівів від шкідливих організмів, зокрема й бур’янів? Маємо розробляти шляхи контролювання бур’янів у посівах, у яких потреба в гербіцидах буде меншою від сучасної або і зовсім непотрібною.
Варіанти подолання проблеми
Доведено, що жодний чудо-гербіцид не здатний на тривалий час забезпечити надійне контролювання бур’янів без змін сучасних систем їх використання. Ось класичний приклад: інтенсивне застосування в посівах препаратів на основі похідних сульфонілсечовини призводить до формування резистентних популяцій бур’янів уже після 5–10 років їх широкого застосування. Отже, потрібно постійно і регулярно змінювати для захисту посівів гербіциди з різними сайтами дії. Але такий шлях виявився нереальним: розроблення нових сайтів дії гербіцидів — процес дуже складний і затратний. За останні 10 років на світовий ринок не було виведено жодного гербіциду з принципово новим сайтом дії (все нове — то наукові розробки, зроблені в попередній період).
Лишається інший логічний шлях: чим менш інтенсивне застосування препаратів на конкретних полях із відповідним сайтом дії, тим триваліший час він здатний успішно забезпечувати захист посівів від бур’янів. Проте на такому шляху є об’єктивні перешкоди. Зменшення видової різноманітності посівів сільгоспкультур призводить до необхідності застосовувати на тих самих полях гербіциди одного сайту дії. Аграрії власними руками, не бажаючи того, проводять хімічний добір рослин бур’янів і формують на своїх полях резистентні до їх дії популяції. Натомість наявність у ротації посівів культур, для захисту яких потрібні гербіциди з іншими сайтами дії, істотно гальмують процеси формування резистентних популяцій бур’янів.
За таких умов застосування гербіцидів треба істотно зміщувати сучасні акценти роботи на орних землях. Аграріям раціонально валові збори ринкової продукції формувати не шляхом максимального нарощування площ посівів, а шляхом істотного підвищення рівня врожайності за дотримання відповідної науково обґрунтованої структури площ кожної культури. Такий підхід до аграрного виробництва застосовують аграрії передових аграрних країн. Наприклад, у структурі посівів Франції під соняшником 4,7–5% площ.
Проблеми, пов’язані із застосуванням грамініцидів, можуть бути розв’язані також шляхом використання екологічних систем захисту посівів. Це відомі агротехнічні заходи контролювання бур’янів: міжрядні культивації, підгортання й присипання сходів бур’янів, очищення площ від багаторічних видів бур’янів, зниження потенційних запасів насіння бур’янів в орному шарі ґрунту тощо.
Відомі системи регулярного зрізування (зривання) сходів бур’янів у міжряддях посівів, які за рівнем ефективності захисної дії не поступаються дії гербіцидів. Для їх реалізації на полях потрібні спеціальні машини, обладнані відповідними робочими роторами. Для вирощування широкорядних посівів овочевих культур, особливо зелених, перспективним є застосування термічного способу контролювання сходів бур’янів.
Отже, хімічний метод контролювання бур’янів на сьогодні наражається на проблеми, гострота яких у майбутньому посилюватиметься. Для запобігання швидкого формування резистентних популяцій бур’янів до дії гербіцидів слід користуватись такими системами ведення землеробства, які реально гальмують такі процеси. Перспективним є впровадження систем захисту посівів від бур’янів, які обмежують застосування гербіцидів або і зовсім їх не потребують.
Олександр Іващенко, д-р с.-г. наук, старший науковий співробітник Інститут захисту рослин НААН
журнал The Ukrainian Farmer, березень 2021 року
Усі авторські права на інформацію розміщену у журналі The Ukrainian Farmer та інтернет–сторінці журналу за адресою https://agrotimes.ua/ належать виключно видавничому дому «АГП Медіа» та авторам публікацій, згідно Закону України “Про авторське право та суміжні права”.
Використання інформації дозволяється тільки після отримання письмової згоди від видавничого дому «АГП Медіа».
The Ukrainian Farmer
