Для чего нужны пестициды в сельском хозяйстве
Пестицид
Пестицид – вещество (или смесь веществ) химического либо биологического происхождения, предназначенное для уничтожения вредных насекомых, грызунов, сорняков, возбудителей болезней растений и животных, а также используемое в качестве дефолианта, десиканта и регулятора роста. [6]
Содержание:
Пестициды – общепринятое в мировой практике собирательное название химических средств защиты растений, состоящее из двух слов – pest – вредитель и cide – сокращать (смысловой перевод – вредсокращающие средства).
Использование пестицида
Ирландский фермер опрыскивает картофельное поле фунгицидами для предотвращения вспышки фитофтороза.
Ранее пестициды именовались ядохимикатами.
Пестициды используются для уничтожения либо прекращения развития насекомых, клещей, млекопитающих (грызунов), бактерий, вирусов, спор грибов, вредной растительности и других живых организмов, наносящих ущерб растениеводству и животноводству и вызывающих ухудшение качества сельскохозяйственной продукции, материалов и изделий. Также они применяются для борьбы с паразитическими организмами и переносчиками опасных заболеваний человека. [9][4]
История
Уже на заре развития земледелия человек столкнулся с проблемой вредителей. По мере развития растениеводства эта проблема приобретала все большее значение. Увеличение площади земель, отводимых под возделываемые растения, появление монокультур и некоторые другие процессы привели к такому возрастанию численности вредителей, что не обращать на это внимания стало невозможным. Несомненно, что одними из первых вредных организмов, с которыми имел дело человек, были насекомые. Наряду с агротехническими и организационно-хозяйственными мероприятиями, земледелец применял ручной сбор вредителей, отлов их на различные приманки, уничтожение насекомых с помощью хищных животных и различных ядовитых веществ. [7]
До нашей эры
Убийца моли
Инсектицид, содержащий 5% Дихлордифенилтрихлорметилметана (ДДТ), самого революционного инсектицида прошлого столетия.
Авиценна (Абу Али ибн Сина) в борьбе с вредными насекомыми предлагал использовать такие средства, как полынь, мирт, листья олеандра, шишки кипариса и др. Плиний Старший в качестве инсектицида давал совет применять мышьяк, а также упоминал об использовании соды и оливкового масла для протравливания семян бобовых. [10]
Конец средневековья
Французский ученый Риливье де Сер рекомендовал перед посевом обеззараживать семена мочой, где действующим началом является аммиак. Для лечения рака на деревьях Паркинсон в 1629 году советовал применять мочевину. В 1637 г. Ремнент в Великобритании предложил обеззараживание зерна, не назвав препарата. Как отмечает Хорсфолл (1948 г.), обработка, вероятно, проводилась раствором хлорида натрия. В середине XVIII в. для протравливания семян начали применять препараты меди, мышьяка и ртути, которые стали представителями первого поколения пестицидов. [1]
Современная история
Ко второму поколению пестицидов (первая половина XX в.) причислены собственно препарат ДДТ и другие хлорсодержащие соединения, а также фосфорсодержащие инсектициды (фосфорорганические соединения) и карбаматы, успешно применяемые в борьбе с вредителями. Среди препаратов для борьбы с болезнями следует отметить органические соединения ртути, тио-, дитиокарбаматы и другие соединения. Величайшим открытием в области защиты растений от сорняков стал синтез препаратов группы 2,4-Д.
Третье поколение
Список современных групп и классов пестицидов находится в разделе Пестициды.
Пестициды сегодня
Ассортимент
Норма расхода
Препаративные формы
В настоящее время на сайте Пестициды.ru размещена информация о следующих классах пестицидов:
Классификация пестицидов
Пестициды классифицируют по химическому составу, объектам применения, и способу проникновения в организм и характеру (специфике) действия. [4]
Классы пестицидов
По химическому составу выделяют три основные группы пестицидов:
Различают следующие классы органических пестицидов:
Производственная классификация
В зависимости от цели и области использования, различают следующие основные группы пестицидов:
Классификация по объектам применения достаточно условна, так как многие пестициды обладают универсальным действием и поражают как насекомых, так и личинок и клещей. Например, малатион является и инсектицидом, и акарицидом. К этому действующему веществу применим термин инсектоакарицид. [4]
Пестициды по влиянию на организм
Способ проникновения и механизм действия
Классификация пестицидов по способности проникать в организм вредителя, характеру и механизму действия:
Инсектициды и некотрые другие пестициды делятся на:
Фунгициды по характеру действия на возбудителей болезней и способам проникновения в растения подразделяют на два типа:
Гербициды по характеру воздействия на растение делятся на:
Описание вех препаративных форм пестицидов.
Препаративные формы пестицидов
Пестициды выпускаются в различных препаративных формах. Наиболее распространенными среди них являются: концентрат эмульсии (КЭ), смачивающийся порошок (СП), гранулы (Г), водный раствор (ВР), водорастворимый порошок (ВРП), минерально-масляная эмульсия (ММЭ), таблетки (ТАБ). [3]
Пестициды для защиты растений, животных и человека
Пестициды — общее название химических веществ, которые используются для защиты растений, животных и человека от вредителей и некоторых болезней. Пестициды еще часто называют ядохимикатами. Чаще всего пестициды нужны для уничтожения вредителей зерновых и плодово-овощных культур. Но химическими методами борются также с животными и насекомыми, разносчиками опасных заболеваний (например, тифа, малярии, энцефалита), обрабатывая места размножения крыс, комаров, клещей.
Виды пестицидов:
— гербициды — против любых не основных растений;
— инсектициды — против насекомых;
— акарициды — против клещей;
— фунгициды — против грибковых заболеваний;
Пестициды для борьбы с вредителями-грызунами называются родентициды, улитками — моллюсициды, некоторыми видами червей — нематоциды.
К пестицидам принято относить также средства для:
— уничтожения листвы (дефолианты); завязей и цветов (дефлоранты);
— отпугивания (репелленты) и привлечения (аттрактанты) насекомых;
— ускорения роста растений (ауксины, гиббериллины);
— высушивания стеблей и облегчения сбора урожая (десиканты).
Пестициды, как химические вещества, можно разделить на следующие группы:
— неорганические вещества: ртутьсодержащие соединения, соли меди, мышьяка, бора, бария, производные серы, фтора и некоторые другие;
— органические вещества: хлорпроизводные углеводороды, производные фосфорных кислот и карбаминовой кислоты, искусственные пиретроиды, нитрофенолы, хлорфенольные кислоты;
— биологического происхождения: антибиотики, пиретрины.
Для чего нужны пестициды
Ядохимикаты используют для борьбы с вредителями и болезнями культурных растений, лесов; с насекомыми, повреждающими древесину. Их применяют против паразитов, обитающих на животных и людях; против животных, поедающих урожай или распространяющих заболевания.
По данным статистики потери урожая от паразитов, сорняков, болезней, грызунов и птиц составляет от одной трети до половины урожая, который можно было бы собрать в идеальных условиях. В пересчете на объемы всего мира, потери достигают гигантской цифры в 200 миллионов тонн зерна, которым можно было бы накормить миллиард человек. Поэтому современное сельское хозяйство немыслимо без применения пестицидов.
Польза и вред от пестицидов
Средства для уничтожения паразитов растений были известны еще до нашей эры. В те времена применялись различные растительные препараты. В 18-м веке для борьбы с болезнями растений и вредителями начали использовать некоторые неорганические вещества, например, соли меди и мышьяка. По-настоящему активно пестициды стали применять в 20-м веке, особенно во второй его половине. Появились эффективные хлорорганические (например ДДТ) и фосфороорганические (карбофос, тиофос и т.п.) пестициды широкого спектра действия.
Через некоторое время эйфория от убийственного эффекта ядохимикатов пошла на убыль. Появились данные о неблагоприятном воздействии пестицидов на окружающую среду; о том, что они отравляют не только вредителей, но и полезных насекомых, теплокровных животных; вызывают различные болезни и отклонения в развитии у человека. Обнаружилось, что многие пестициды весьма устойчивы и постепенно накапливаются в почве, в растениях, в тканях человека и животных.
Плохо также, что у пестицидов обнаружился механизм обратного действия: через некоторое время вредители вырабатывают иммунитет к отравляющим химическим веществам и размножаются даже в большем количестве, чем до обработки пестицидами. Это объяснилось тем, что от ядохимикатов погибают естественные враги вредителей, но в отличие от самих паразитов, им на восстановление нужно гораздо больше времени ввиду более малочисленной популяции.
Пестициды в современном сельском хозяйстве
Интенсивное сельское хозяйство немыслимо без применения ядохимикатов. На сегодняшний день специалисты насчитывают тысячи химических веществ и соединений, которые применяются для защиты растений.
Современные пестициды значительно гуманнее к окружающей среде, и нормы 
их расхода снижены в несколько раз по сравнению нормами полувековой давности. Кроме того установлены строгие стандарты обработки растений, чтобы остаточные метаболиты ядохимикатов не обнаруживались в готовом урожае. Разработаны средства защиты для людей, которые работают с ядохимикатами, для предотвращения несчастных случаев. Создано много пестицидов для локального воздействия на определенные виды паразитов, а яды широкого действия, например, фосфорорганические соединения, быстро разлагаются в окружающей среде на нетоксичные вещества и не сохраняются в урожае. Ученые постоянно разрабатывают новые виды пестицидов на замену тем, к которым у вредителей выработалась невосприимчивость.
Пестициды: изучаем, что это такое и чем они опасны
Содержание:
Сельскохозяйственные ядохимикаты, они же пестициды, представляют собой вещества, способные уничтожать любых вредителей сельхозпродукции на полях, в магазинах и домашних хранилищах. По видам вредителей ядохимикаты делятся на:
По мере развития науки химические вещества становятся более безопасными, но вред почве и водоемам от внесенных 10–20 лет назад ядохимикатов сохраняется и в 2020 году. Ядохимикаты накапливаются в тканях растений, телах рыбы и домашних животных, зерновых культурах и плодах. Чем дольше действие яда в почве, тем выше вероятность попадания вредных веществ с пищей к человеку. Последствия отравления проявляются сбоями в работе нервной системы, нарушением обмена веществ, замедлением клеточного метаболизма. Особенно опасны пестициды во время беременности — даже в низкой концентрации они способны проникнуть к плоду через плаценту и нанести непоправимый вред.
Описание средств агрозащиты
В переводе с латыни пестицид означает «убивающий заразу». В агрохимической отрасли так называют смесь химических и биологических веществ, используемых в обработке земель и растений. Древнегреческие аграрии боролись с вредителями на посевах с помощью настоя из маслин, серы, отваров ядовитых трав. Современные средства агрозащиты изготавливают из безопасных соединений, чтобы минимизировать вред. Однако, учитывая, что даже экологичные препараты нового поколения способны негативно влиять на животных, рыб и диких птиц, применение пестицидов должно быть продуманным и оправданным.
Классификация видов пестицидов
Существующие группы пестицидов делятся на синтетические и органические. Первые создаются в промышленных лабораториях, а вторые представляют собой вещества естественного происхождения, но могут воспроизводиться в лабораториях для последующего применения в сельском хозяйстве органического типа.
Синтетические вещества отличаются устойчивостью, длительным сроком годности, удобством применения, эффективно борются с целевыми вредителями, отличаются низкой токсичностью в отношении экологии и нецелевых организмов. Основные химикаты:
Органические сельскохозяйственные пестициды (биопестициды) представлены обширным списком веществ, выделяемых растениями. Вот несколько наиболее известных:
Несмотря на натуральный состав и природные источники, биопестициды не так безвредны. При неправильном применении они вредят окружающей среде и человеку.
Распространенные способы применения
Обработка пестицидами земельных участков разных масштабов предусматривает несколько способов применения:
Использование пестицидов подразумевает также возможность просто разбрасывать их по участку, заделывая в почву или оставляя как есть. В каждом случае требуются дополнительные инструменты, которые нередко заменяют подручными средствами.
Положительное и негативное влияние на почву и организмы
Пестициды отлично справляются с защитой растений от разных вредителей и при правильном применении вред от них минимален. Однако химикаты десятилетиями не разлагаются, постепенно попадая в грунтовые воды, а затем в рыбу. В результате земля меняет свойства, поверхность покрывается следами окисления.
Наименее опасны гербициды, поскольку быстро утилизируются. Инсектициды вредят микроорганизмам, обитающим в почве, блокируя их активность и провоцируя скопление большого объема целлюлозы в плодородном слое грунта. Многие ядохимикаты провоцируют развитие тяжелых заболеваний, поэтому их концентрация в почве должна строго контролироваться. Негативное влияние агрозащиты испытывают на себе и пчелы. У одних контакт с опрысканными ядом растениями вызывает паралич, у других — агрессию, у третьих — гибель.
Информация по содержанию пестицидов в пище
Всемирная организация здравоохранения создала подробные обзоры всех существующих пестицидов, содержащихся в пищевых продуктах. На 100 % чистых овощей и фруктов не бывает. Уровень потенциально вредных веществ можно снизить на 60–70 % тщательным промыванием с/х продукции под проточной водой, на 10–80 % — термической обработкой. В большинстве продуктов уровень содержания пестицидов обычно ниже минимально допустимого.
Органическая с/х продукция отличается меньшим содержанием синтетических пестицидов. Проведенное среди 4400 испытуемых исследование показало, что при регулярном потреблении органических продуктов уровень содержания синтетических пестицидов в моче снижается. Что касается биопестицидов, их в органических овощах предостаточно. При тестировании оливок, выращенных на органике, и масла из них обнаружили превышение уровня биопестицидов (медных фунгицидов, пиретрина, ротенона). Несмотря на их натуральное происхождение, они порой бывают опаснее, чем синтетическая агрозащита.
По мнению некоторых исследователей, синтетические пестициды считаются более вредными за счет длительного срока годности и способности долго сохраняться в природе и живых организмах. Отчасти это утверждение верное, но есть и органические пестициды с аналогичным сроком разложения. Поэтому потенциальный вред от натуральных и химических ядохимикатов зависит от их конкретных видов и дозировки. При условии малой концентрации (в пределах допустимого) вещества обеих групп не вызывают проблем со здоровьем.
Ядохимикаты широко используются в сельском хозяйстве для борьбы с вредителями и болезнями, помогают сохранить урожай. При соблюдении инструкции и аккуратном применении вреда для живых организмов и природы не будет.
Сохранить урожай и насекомых-опылителей. Часть 1: пестициды — по пути прогресса эффективности и безопасности
Важную роль в сельском хозяйстве играют пестициды, которые уже более столетия вносят весомый вклад в повышение продуктивности сельскохозяйственных культур во всем мире, защищая их от многочисленных вредных организмов. «ГлавАгроном» начинает проект «Сохранить урожай и насекомых-опылителей», посвященный истории поиска наиболее эффективных химических средств защиты растений, генезису технологий их применения, а также повышению безопасности химзащиты для окружающей среды и насекомых-опылителей. Проект поддержан компанией Bayer, которая осознает степень своей ответственности как производителя пестицидов и вкладывает значительные средства в повышение эффективности, безопасности и популяризации ответственного применения СЗР.
В первой части материала пойдет речь об истории поиска более эффективных и одновременно безопасных химических средств защиты растений и о месте пестицидов в современном земледелии.
История метода химической защиты растений уходит своими корнями в далекое прошлое и неразрывно связана с развитием земледелия. В его эволюции можно выделить условно неравнозначные по времени и содержанию периоды.
«Дохимический» период был самым долгим и характеризовался использованием неорганических и растительных соединений и веществ.
Первое поколение пестицидов. Систематизированные научные исследования применения химических веществ в сельском хозяйстве начинаются в середине XIX века. Большим прорывом стало открытие соединений мышьяка. В 1867 году в США впервые использовали парижскую зелень (смешанный ацетат-арсенит меди) против колорадского жука. А к началу ХХ столетия ее стали применять так широко, что понадобилось вводить специальные правила, ставшие, вероятно, первым в мире законодательным актом о пестицидах (Л.М. Попова, 2009).
Первое протравливание семян ртутьорганическими соединениями в Германии в 1913 г. способствовало тому, что в первой половине ХХ века начали использовать вещества, содержащие тяжелые металлы. Но совсем скоро ученые обнаружили, что эти препараты подавляют развитие растений, накапливаются в организме и вызывают тяжелые отравления животных и человека. Кроме того, со временем возросла устойчивость вредителей к этим соединениям. Например, на начало XX века для уничтожения 90% вредителей было достаточно натянуть над цитрусовым деревом тент и напустить под него на короткое время синильную кислоту (HCN). К 1930-м годам тот же газ убивал уже лишь 3% вредителей. А потребность в пище все растущего населения требовала новых и новых решений для защиты культурных растений.
В России в начале ХХ века химические пестициды не производили, а использовали импортные неорганические препараты на основе соединений мышьяка. В борьбе с болезнями до 1915 г. доминировали препараты серы и меди. Затем распространение получили органические препараты ртути, показавшие большой эффект в борьбе с семенной инфекцией злаков. Против сорняков применялись такие гербициды, как сульфат железа, серная кислота, хлористый натрий. С 1916 года началось производство формалина в небольших количествах (Илларионов А.И., 2016).
Второе поколение пестицидов. В перерыв между первой и второй мировыми войнами количество химических пестицидов сильно выросло, а их состав усложнился. В годы второй мировой войны произошел качественный скачок в синтезе фосфорорганических соединений (ФОС), были открыты производные хлорфеноксиуксусной кислоты. В 1939 г. швейцарский химик Пауль Герман Мюллер открыл способность дихлордифенилтрихлорэтана (ДДТ) к уничтожению не только вредителей сельскохозяйственных культур, но и переносчиков тифа и малярии. За это он был удостоен Нобелевской премии по физиологии и медицине. ДДТ спасло миллионы человеческих жизней. Но в начале 1970-х его применение в развитых странах было запрещено по ряду причин (развитие устойчивости вредителей, наличие токсичных продуктов метаболизма ДДТ).
Пример с ДДТ является показательным для пестицидов того времени. На том этапе развития общество начало «задумываться» о своих нововведениях, что повлекло за собой последующее усовершенствование качества и повышение безопасности пестицидов.
Третье и четвертое поколения. С 1945 года началась следующая эра защиты урожая от вредных организмов на фоне нового направления интенсификации сельскохозяйственного производства. В послевоенные годы было синтезировано много веществ: производные фосфористой, фосфорной, тиофосфорной, дитиофосфорной и фосфоновой кислот, производные сульфонилмочевины, применяемые как гербициды в посевах злаковых, льна, хлопка, арахиса, риса, сои и других культур. Триазолы, глифосаты также можно отнести к новому поколению пестицидов (Илларионов А.И., 2018).
В середине 70-х годов химики приступили к синтезу веществ, молекулы которых построены по аналогии с молекулами природных веществ, «применяемых» растениями для борьбы с насекомыми-вредителями. Наиболее удачной моделью для синтеза оказались вещества, выделяемые ромашкой (по латыни – Pyrethrum). Эта группа веществ получила название пиретроидов. Пиретроиды и карбаматы пришли на смену ДДТ и родственным ему хлорорганическим соединениям. Устойчивость к новым пестицидам развивалась значительно слабее, они практически не накапливались в жировых тканях. Однако некоторые из них обладали высокой токсичностью для теплокровных животных, поэтому не все пиретроиды получили широкое распространение.
Вместе с тем рост производства пестицидов, широкомасштабное и бесконтрольное их применение породили ряд эколого-токсикологических проблем, что создало предпосылки для развития новых научных разделов в экотоксикологической науке. Требовалась объективная оценка соотношения экономической выгоды и экологической опасности. По результатам экотоксикологических исследований в 1960-1970-х годах было прекращено производство и применение всех неорганических инсектицидов как недостаточно эффективных (фтористый натрий, кремнефтористый натрий, хлористый барий) либо опасных для теплокровных животных и человека (препараты мышьяка: парижская зелень, арсенат кальция и натрия). Были запрещены в сельском хозяйстве такие высокотоксичные инсектициды, как ДДТ, тиофос, меркаптофос, метилэтилтиофос, алдрин. В числе аутсайдеров оказались и препараты на основе технического гексахлорана. Итак, из употреблявшихся в 1949 году 25 препаратов к 1980 году прекращено применение 17.
С 1960 годов стала зарождаться новая концепция — интегрированная защита растений, которая предусматривала отказ от необоснованного и масштабного применения химических средств и интеграцию разных методов в единую стратегию борьбы с вредными организмами. Химический метод защиты растений стал рассматриваться с этого времени как элемент интегрированной защиты растений, надежно и быстро сокращающий плотность популяций вредных объектов до экономически приемлемого уровня, когда другими приемами и средствами нельзя выполнить эту задачу.
В 1970-1980 гг. был получен большой материал по экотоксикологической оценке пестицидов из других химических классов, что позволило провести их гигиеническое нормирование и регламентацию в различных объектах среды, урожае сельскохозяйственных культур и продуктах питания.
Разработанные нормативы способствовали повышению безопасности пестицидов для человека и окружающей среды за счет улучшения санитарно-гигиенических и экологических характеристик. Высокая эффективность, универсальность, оперативность и быстрота эффекта, простота и практическая доступность метода способствовали тому, что применение химических средств с середины ХХ века вышло на первое место в защите растений, а индустрия их производства стала стремительно наращивать обороты.
В 1960 году мировой рынок пестицидов оценивался менее чем в 10 млрд долларов и насчитывал около 100 зарегистрированных действующих веществ. Сегодня эта отрасль оценивается более чем в 50 млрд долларов (в 2018 году – 55,3 млрд долларов, в 2019 году – 57,561 млрд. долларов США, по данным Phillips McDougall). Около 600 действующих веществ доступны аграриям во всем мире (рис. 1). Количество химических групп выросло с 15 до более 40.
Опыт мирового земледелия свидетельствует о прямой связи показателей производства валовой продукции сельского хозяйства и химизации земледелия на основе использования удобрений и пестицидов, наравне с селекционным прогрессом и развитием механизации. Так, средняя урожайность по всем культурам увеличилась с примерно 4 т/га в 1960 году до чуть более 6 т/га в 2015 году. Рост составил около 60%. Это помогло увеличить производство сельскохозяйственной продукции для удовлетворения спроса растущего населения без значительного увеличения пахотных земель (рис. 2).
С 1960 года мировое производство растениеводческой продукции выросло более чем втрое (рис. 3), причем преимущественно благодаря увеличению урожайности (рис. 4), а не расширению землепользования. Исходя из данных ФАО в период с 1975 по 2017 год, если бы не увеличение урожайности сельскохозяйственных культур, пришлось бы распахать более 370 миллионов гектаров земли, что эквивалентно 60% тропических лесов Амазонки (Phillips McDougall, 2018).
Как показывает мировой опыт, любая из ныне известных систем земледелия в условиях самой высокой и перспективной формы сельскохозяйственного производства не может быть успешной без эффективной защиты растений. Потери урожая важнейших культур от вредителей, болезней и сорных растений в мировом земледелии составляют примерно треть стоимости продукции, получаемой в соответствующих условиях производства (рис. 5).
Достаточно сложная фитосанитарная обстановка складывается и в России. Проблема в том, что более 400 видов вредных организмов имеют трофические связи с основными сельскохозяйственными растениями.
Культурным растениям наносят вред:
Из них 35 видов вредных организмов представляют особую опасность. Повреждение растений каждым видом из этой группы может приводить к потере более 30% урожая. Примерно 55-60 видов составляют группу экономически значимых вредных организмов, потери от которых могут находиться в пределах от 10 до 30% [Павлюшин В.А., 2005]. Поэтому в современных технологиях возделывания культур защита растений является неотъемлемым звеном и рассматривается как один из важных факторов увеличения производства продукции растениеводства и улучшения его качества.
Так, по данным А.Р. Семеренко (2015), проведение защитных мероприятий обеспечивает в среднем прибавку урожая зерна от 5,7 до 6,5 ц/га, картофеля, корнеплодов, плодов и овощей — 40-60 ц/га, льноволокна — 1,5-2 ц/га при окупаемости затрат в 1,7-2,0 и более раза. Уровень рентабельности защиты растений колеблется от 118,2% на зерновых культурах до 205,5% на картофеле. Ученые уверены, что и в обозримом будущем химический метод сохранит свое значение в рамках интегрированных систем защиты растений.
Об этом — в следующей части нашего выпуска.
Узнавайте первыми актуальные агрономические новости России и мира на наших страницах