З’ясовано причини незадовільної дії гербіцидів проти окремих видів бур’янів в умовах 2017 року.
Для багатьох сільськогосподарських підприємств, особливо східної та південної частин України, поточний рік видався особливо складним і незвичайним. Незважаючи на дотримання рекомендованих норм, внесення багатьох гербіцидів (як ґрунтових, так і страхових) не забезпечило очікуваного позитивного результату: на полях масово відростали бур’яни (лобода біла, амброзія полинолиста, види мишіїв, куряче просо й ін.), завдаючишкоди сільськогосподарським культурам й призводячи до додаткових матеріальних витрат, спрямованих на подолання забур’яненості механічними й хімічними способами. В окремих випадках від унесення хімічних сполук відбувалася невластива за звичайних умов надмірна токсикація культурних рослин.
Серед основних причин незадовільної дії гербіцидів розглянемо традиційні помилки агрономів, а також форс-мажорні обставини, що склалися цього року.
Несвоєчасне внесення
|
| Фото 1. Аномальний квiтень 2017 р. |
Отже, найпоширенішою технологічною помилкою було несвоєчасне внесення препаратів. Відомо, що найвищу агрономічну ефективність більшість із зареєстрованих гербіцидів проявляють за діапазону позитивних температур повітря від +10 до + 25 °С, тобто за температурного оптимуму для нормального росту й розвитку більшості рослин нашої широти. За температур, що відрізняються від оптимальних, у рослинах істотно сповільнюються процеси метаболізму, що призводить до значного зменшення засвоюваності хімічних сполук із зовнішнього середовища. Багато агрономів покладалися на свій досвід й орієнтувалися традиційними календарними строками внесення препаратів, не зауважуючи на особливості погодних умов, що склалися навесні цього року й істотно відрізнялися від середніх багаторічних показників. В окремих регіонах після внесення ґрунтових гербіцидів спостерігалося нетипове зниження температури повітря й ґрунту до мінусових значень, навіть із випадінням товстого шару снігу, що для середини квітня було аномальним для України явищем (фото 1).
По-друге, ґрунтові гербіциди нерідко вносили на полях зі значною кількістю рослинних решток, а також на невирівняних полях із великогрудкуватою структурою, що значною мірою утруднювало вбирну здатність хімічних сполук, а отже, знижувало їхню ефективність.
По-третє, помилковим було зменшення кількості робочого розчину з рекомендованих 200–300 до 100–150 л/га і менше, що призводило до зменшення контакту листкової поверхні рослин із діючими речовинами гербіцидів, що за погодних умов цього року було особливо недопустимим.
По-четверте, післясходові гербіциди часто вносили в невідповідні фази росту й розвитку бур’янів. Фізіологічною основою високої засвоюваності молодими рослинами хімічних сполук (зокрема, й гербіцидів) є притаманний їм підвищений рівень клітинного обміну. Тканини молодих рослин більш обводнені, і співвідношення вільної та зв’язаної води в них менше, ніж у старих рослин. Такий стан води в молодих рослинах зумовлює в них розвиток фізіолого-біохімічних процесів на вищому рівні, ніж у старих. Прямим доказом цього є підвищена в молодих рослин інтенсивність дихання в теплий період, більший уміст органічних кислот і підвищений біосинтез білкових й інших високомолекулярних речовин.
Відомо, що для отримання максимальної ефективності внесення гербіцидів має відбуватися в ранні фази росту й розвитку бур’янів, зокрема для однорічних дводольних видів — від фази сім’ядоль до 3 листків, для багаторічних — на початку відростання зеленої поверхні, для злакових — за висоти рослин до 5 см тощо. Натомість у 2017 році агрономи традиційно чекали на появу якомога більшої кількості бур’янів, а вже після того вносили гербіциди, аби обробити якомога більший екран. Однак за таких умов перша хвиля бур’янів переростала, а отже, й зменшувалася ефективність проти неї препаратів. Крім того, цьогорічні погодні умови призводили до кількох хвиль масового відростання бур’янів, а отже, разова гербіцидна обробка була малоефективною. Також як за класичною технологією захисту рослин, так і за технологією Сlearfield, хімічний захист рослин від бур’янів має включати як мінімум два етапи: застосування гербіцидів суцільної дії (гліфосатів) до сходів культури, що забезпечує знищення найбільш масової та небезпечної першої хвилі бур’янів, а вже після того, мірою відростання другої хвилі, застосовуються післясходові гербіциди вибіркової дії, що гарантують максимальний гербіцидний ефект. Господарства, що дотрималися цих рекомендацій, до початку-середини літа мали чисті поля, а ті, що вирішили заощаджувати й покладали надію лише на одноразову обробку гербіцидами вибіркової дії, мали проблеми із забур’яненістю.
Потовщення клітинних мембран
Крім згаданих причин в умовах поточного року значна кількість господарств мали претензії щодо ефективності окремих груп гербіцидів, зокрема тих, що містять діючі речовини імазамокс, імазапір й інші, які вносили в регламентовані строки з рекомендованими нормами. Незважаючи на часткову або повну загибель окремих видів бур’янів (види нетреби, щириці, хрестоцвітих й ін.), після внесення цих гербіцидів відбувалося відростання таких видів, як лобода біла, амброзія полинолиста, осот рожевий, мишій сизий і зелений та інших, а в окремих випадках і падалиці соняшнику. Причому така невтішна картина спостерігалася як за внесення нових, так і добре відомих і перевірених препаратів, ефективність яких у попередні роки сумнівів не викликала.
Учені Інституту рослинництва ім. В. Я. Юр’єва НААН й інших науково-дослідних установ України визначили причини недостатньої ефективності гербіцидів (зокрема, на основі імазамоксу й імазапіру) проти окремих видів бур’янів в умовах поточного року. Для обґрунтування цих причин і їх наслідків зупинимося на деяких фізіологічних процесах, що відбуваються в рослинах і від яких безпосередньо залежить ефективність тих чи тих препаратів.
Отже, рослинну клітину можна розглядати як систему мембран, які вибірково регулюють проникнення та вихід речовин, створюють так звані компартменти (відсіки), що забезпечує багатогранний метаболізм і можливість здійснення діаметрально протилежних процесів. У мембранах міститься низка ферментів, що утворюють єдиний ферментативний ансамбль, створюючи умови середовища, визначаючи їх активність і спрямованість. Стан мембран регулює водний режим усієї клітини. Плазматичні мембрани тісно пов’язані з внутрішньоклітинними мембранами ендоплазматичної сітки, беруть участь у міжклітинній взаємодії. Складний комплекс плазматичних мембран із включенням ферментативних систем забезпечує сприймання, перетворення й передачу клітині сигналів із зовнішнього середовища. Таким чином, від товщини, хімічного складу та функціональності клітинних мембран залежить проникність хімічних препаратів із зовнішнього середовища та їх переміщення до органів рослин. До того ж у різних видів рослин функціональність клітинних мембран залежно від впливу зовнішніх чинників істотно різниться.
В умовах поточного року відбувалися різкі й довготривалі коливання температури повітря, що призводили до значного потовщення клітинних мембран в окремих видів рослин, що значною мірою перешкоджало потраплянню хімічних сполук у рослину та сповільнювало участь цих сполук у метаболізмі.
 |
| Фото 2. Загартована лобода з товстим захисним шаром клітин Фото 3. Відростання загартованої лободи після внесення гербіциду |
Стреси й загартування
Крім того, для проходження різних етапів онтогенезу рослинам потрібен неоднаковий температурний режим. За впливом на рослини природний температурний режим розподіляють на три зони: фонова (найсприятливіша для росту й розвитку), зона загартування та зона пошкодження. Для більшості рослин України діапазон фонової температури, коливається від +15 до +28 °С, а за температури, нижчої за +10 °С, відбувається процес загартування.
Загартовування до холоду починає відбуватися ще до сходів рослини, під час впливу на набубнявіле чи проросле насіння пониженої температури або її значних коливань. Досходове загартування рослин (безперервне або з перервами) впливає на активність ферментів, зміну інтенсивності газообміну, вміст моносахаридів і розчинних форм азоту.
Кожна стадія росту й розвитку рослин характеризується певною величиною фізіологічного нуля, тобто температурою, нижче за яку припиняється онтогенез й відбувається інгібіція (гальмування) розвитку рослин. Інгібіція також деякою мірою зумовлена зменшенням утворення фізіологічно активних речовин. Для того, щоб зняти інгібіцію розвитку, рослинам потрібен температурний режим, що вищий за фізіологічний нуль, до того ж на строк, тривалість якого залежить від глибини інгібіції.
У разі настання фізіологічного нуля (менше за +10 °С) в рослинах припиняється поділ клітин і виробляється механізм резистентності, або ж стійкості до дії низьких температур і пестицидів. Власне, низькі температури збільшують час підготовки клітин до поділу й тривалість самого мітозу. Швидшому виходу рослин зі стресового стану сприяє внесення у цей період регуляторів росту й розвитку рослин на основі амінокислот, фітогормонів і бурштинової кислоти.
Процес адаптації рослин до дії низьких температур (загартування) складається з двох фаз: фази появи захисних реакцій (безпосередня дія холоду) та фази реалізації утворених змін (післядії), завдяки якій виникають більш пристосовані до дії стресчинника структури й процеси.
Результатами багатьох досліджень установлено, що тривале охолодження вегетуючих рослин істотно змінює хід фізіологічних процесів: відбувається зниження інтенсивності дихання, зменшується вміст білкового азоту з одночасним збільшенням азоту амінокислот, що вказує на розпад білкових речовин клітини, зменшується вміст хлорофіліну (хлорофіл у комплексі з білком і ліпоїдом). Значні зміни відбуваються й у водному режимі рослин: зменшується вміст колоїдно-зв’язаної води, знижується водоутримувальна здатність тканин листя, тобто відбувається зневоднення рослин.
Натомість у період післядії загартування відбувається зворотний хід процесів: інтенсивність дихання рослин значно перевищує норму, збільшується синтетична спроможність організму, зокрема, через добу після охолодження підвищується вміст хлорофіліну й кількість білкових речовин у листку, а повторно синтезований білок має інші, ніж до охолодження, властивості.
Таким чином, весняні перепади температури повітря й ґрунту, а також наявність тривалого холодного періоду навесні 2017 року сприяли загартуванню рослин й утворенню механізмів їх резистентності до хімічних сполук, зокрема й гербіцидів. Загартування рослин, також і бур’янів, призводило до змін водного режиму, вмісту сухих речовин, рухливих азотистих і вуглецевих сполук, кислотності клітинного соку, його електропровідності.
З праць вітчизняних і закордонних фізіологів і біологів відомо, що під час загартування в рослинах відбувається зневоднення, порушується структура протоплазми, підвищується концентрація клітинного соку, змінюється відстань між макромолекулами, змінюються стан мітохондріального апарату й процеси енергообміну, аеробне дихання змінюється анаеробним, накопичуються токсичні продукти обміну речовин.
Щоб витримати взимку всі несприятливі умови, рослина має перейти з активного росту у якісно інший стан, який отримав назву «загартованого». Тобто підготовка до зими є комплексом багатьох складних біохімічних процесів, об’єднаних одним загальним терміном «загартування рослин». Аномально холодна погода навесні 2017-го спричинила фізіологічні зміни, які зазвичай відбуваються в рослинах лише перед входженням у зиму. Загартуванню бур’янів сприяла суха погода протягом 15 діб і більше з температурою вдень +10…+17 °С та зі зниженням уночі до 0…+8 °С. Чим тривалішим було коливання від підвищених температур до понижених і навпаки, тим краще відбувався процес загартування в рослин і тим стійкішими до гербіцидів виявлялися бур’яни. Період загартовування, під час якого відбувався хоча б мінімальний ріст рослин, призводив до формування вищої стійкості рослин до несприятливих чинників зовнішнього середовища.
 |
| Фото 4. Незагартована лобода без захисного шару клітин Фото 5. Знищення незагартованої лободи гербіцидом |
Утворення воскового нальоту
Крім процесів загартовування та потовщення клітинних мембран за перепадів температури та дефіциту вологи окремі види рослин створювали додаткові механізми захисту від несприятливих чинників довкілля. Так, високій резистентності до гербіцидів в одного з найпоширеніших бур’янів цього року — лободи білої сприяли фізіологічні зміни, які полягали в утворенні додаткових шарів порожнистих захисних клітин на поверхні листка (так званого воскового нальоту), особливо на верхній його частині, про що свідчать фотографії поперечного розтину третього справжнього листка лободи під мікроскопом (фото 2). Це фото було зроблено в посушливий період (середина травня) з істотними коливаннями температури повітря в нічні та денні години. За таких умов на поверхні листка лободи утворився товстий шар порожнистих захисних клітин, який потовщувався мірою росту рослини й чинив значну перешкоду для проникнення хімічних сполук. Унесення у цей період гербіцидів (досліджували препарати на основі імазамоксу й імазапіру) було неефективним: незважаючи на деяке пригнічення в перші дні після внесення, надалі відбувалося поновлення вегетації лободи (фото 3).
Фото 4 було зроблено в теплий і зволожений період (кінець червня), за якого не відбувалося істотних коливань температури повітря в нічні та денні години. За таких умов захисний шар на листку лободи не утворювався, а застосування у цей період гербіцидів сприяло пригніченню, а згодом і повному знищенню зазначеного бур’яну (фото 5).
Висновки й поради
Отже, на основі багаторічних наукових даних і проведених у 2017 році досліджень доходимо висновку, що недостатня ефективність деяких гербіцидів проти окремих видів бур’янів (зокрема, лободи білої) поточного періоду була зумовлена незадовільними погодними умовами, що сприяли загартуванню рослин протягом квітня-травня й утворенню різних механізмів їх стійкості до чинників зовнішнього впливу.
З метою уникнення таких ситуацій у майбутньому, плануючи внесення гербіцидів, окрім загальновідомих правил агрономам слід обов’язково враховувати погодні умови періоду як до, так і під час обприскування, а також агрометеорологічний прогноз на кілька днів уперед.
Сергій Авраменко, канд. с.-г. наук
Інститут рослинництва ім. В. Я. Юр’єва НААН,
Співавтор: Олександр Мигловець, аспірант
журнал “The Ukrainian Farmer”, серпень 2017 року
Усі авторські права на інформацію розміщену у журналі “The Ukrainian Farmer” та інтернет-сторінці журналу за адресою https://agrotimes.ua/journals 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
