В умовах збільшення ефективності сільськогосподарського виробництва, продуктивності рослинництва, постійне зростання якого потребує все більше застосування хімічних засобів захисту, збільшується й хімічне навантаження на біоценоз, а самі препарати часто пригнічують розвиток культурних рослин. Як відбувається рух препаратів у рослині та грунті, на якому етапі можуть виникнути прояви фітотоксичності у рослин та за якими критеріями варто оцінювати фітотоксичність на посівах? 

Створюються умови, за яких навіть застосування пестицидів відомих брендів, не завжди дає бажаний стабільний результат, не кажучи вже про застосування продуктів-генериків.

NB: Особливий ризик застосування хімічних засобів захисту рослин спостерігається під час поєднання декількох несприятливих факторів: порушення процесу живлення, посуха, температурний вплив, вплив патогенів, підвищений вміст озону, застосування засобів захисту рослин та інші біотичні й абіотичні чинники викликають стрес рослинного організму.

Похідні стресу

Для розуміння, як в рослини виникає стрес, треба розуміти наступне. Рослинна клітина має чітку програму свого існування, яка закладена в її успадкованому генетичному коді. За реалізацію і повне розкриття такої програми відповідають спеціальні білки, що сприймають інформацію зовнішнього середовища. Такі білки відповідальні за функціонування клітини. Завдяки генетичному коду клітина реалізує програму з синтезу цілого комплексу регуляторних компонентів, необхідних для повноцінного росту і розвитку рослинного організму: фітогормони, антиоксиданти, каталізатори й інші речовини, необхідні складові клітинного виробництва, без синтезу яких неможливі створення клітиною спектропоглинаючих пігментів, і фотосинтез у цілому. Вплив на рослину несприятливих факторів призводить до хаосу в роботі клітинних компонентів, порушення стабільності і черговості біохімічних процесів у клітинах рослин. Все це призводить до стресу у рослин.

NB: Найбільш загальним проявом стресу є пригнічення росту і розвитку рослин, а на рівні фітоценозів зниження продуктивності.

Стреси призводять до зменшення швидкості росту до рівня нижчого, ніж рівень, зумовлений генетичним потенціалом рослини. Порівняння показників врожайності сільськогосподарських культур з середніми показниками врожайності, розрахованими за багато років, дало можливість дослідникам встановити, що втрати врожайності від стресу рослин у світі становлять від 65 до 87% залежно від культури.

Більшість агрохімічних сполук, які використовуються в сільськогосподарському виробництві, є безпосередньою причиною прояву стресу у рослин, подавляючи у них гормональну активність. Результатом побічної дії застосування того чи іншого засобу захисту рослин є порушення гомеостазу метаболічних процесів рослинного організму.

Загрози гербіцидного захисту

Фітотоксичність гербіцидів призводить до сильних пошкоджень культурних рослин і повної втрати їх продуктивності. Зниження вмісту хлорофілу у основної культури на 35% і білка на 32% звичайні явища за умов накладання одночасно декількох негативних факторів один на одного. Це явище отримало назву «Гербіцидна вирва». За таких умов стабілізація функцій діяльності рослинного організму може і не відбутися.

NB: Фітотоксичність здатність пестицидів або інших речовин здійснювати токсичний (отруйний) вплив на рослини.

Наслідками фітотоксичності може бути зниження схожості насіння, а також енергії проростання насіння, зменшення накопичення сухої речовини. Також ознаками фітотоксичності пестицидів є опіки надземних органів рослин, листя й плодів (наприклад, неорганічні сполуки міді і деякі фосфорогранічні сполуки на молодих рослинах), хлорози листя, зокрема похідні триазина, опадання листя, утворення стерильного пилку, опадання зав’язі, порушення нормального плодоутворення, пошкодження плодів, розростання деяких органів і тканин рослин, викривлення стебел, пригнічення росту і розвитку, порушення обміну речовин, зниження врожаю і його якості й накопичення залишкових кількостей в урожаї. В цілому внаслідок фітотоксичної дії пригнічується ріс і розвиток рослин культур, знижується їх врожайність і погіршується якість плодів.

Ознаки фітотоксичної дії залежать хімічного складу пестицидів. Деякі фосфорорганічні препарати та неорганічні сполуки міді в результаті фітотоксичної дії можуть викликати опіки молодих рослин, особливо у жарку і вологу погоду. Пестициди на основі неорганічної сірки можуть викликати опадання листя у чутливих до них рослин, таких як у культур родини гарбузових, агрус.

NB: Гербіциди похідні карбамінової кислоти призводять до загибелі молодих проростків культур, а гербіциди, які є похідними 2,4-Д, 2М-4Х, уповільнюють ріст рослин і сприяють появі змін габітусу (форми) – нерівномірного розростання їх тканин і органів.

В основі формування стійкості різних сортів і видів рослин до дії пестицидів закладені відмінності в їх біохімічних і фізіологічних реакціях обміну речовин. Встановлено, що серед рослин немає жодної систематичної групи (рід, родина, клас), у межах якої були б однаково стійкі все до єдиного їх представники. Навіть у межах виду окремі сорти рослин можуть реагувати по-різному щодо діючих речовин пестицидів, що підтверджено результатами багатьох досліджень.

NB: Наприклад, подвійні міжлінійні гібриди кукурудзи більш стійкі до гербіциду 2,4-Д, ніж самозапилені лінії або прості гібриди. Сортові відмінності в реакції на обприскування пестицидами виявлені у багатьох рослин: гороху, картоплі, буряків цукрових, люпину, тютюну, ягідних і плодових культур.

Шляхами проникнення пестицидів у рослини є коренева система, надземні органи рослини. Діючі речовини пестицидів можуть легко проникати у рослини через кореневу систему, особливо за умов внесення їх перед посів або за умов їх внесення безпосередньо в грунт. Будучи розчинними у ліпідах, речовини проникають у рослину через кореневу систему, незважаючи на те, що вони можуть бути слабо розчинні у воді. З підвищенням норми витрати інтенсивність надходження токсичних речовин через корені збільшуватиметься.

Поглинання пестицидів кореневою системою відбувається таким же шляхом, як і поглинання поживних речовин у результаті обмінної адсорбції, дифузії й активного перенесення іонів і молекул. Цей процес може бути пасивним, коли адсорбовані на поверхні коренів молекули й іони пестицидів проникають у вільний простір клітини у незмінному вигляді і далі переміщуються провідними судинами у клітини тканин надземних органів рослин з потоком води. Також пестициди здатні надходити і метаболічним шляхом: будучи адсорбованими зовнішньою поверхнею, вони миттєво  залучаються в інтенсивний обмін, надходячи у цитоплазму клітин. Внаслідок біохімічних реакцій пестициди можуть утворювати комплекси з компонентами клітин або незворотньо руйнуватися, тобто інактивуватися.

Потрапляння пестицидів у рослину з ґрунтового розчину у більшості випадків залежить від властивостей ґрунту. Перегнійні і глинисті грунти сильно адсорбують ці речовини, внаслідок чого пестициди стають менш доступними для рослин. Вологість теж має істотне значення. За умов достатнього зволоження, інтенсивне поглинання інсектицидів рослиною з грунту має тісний зв’язок з потраплянням і пересуванням у ній води і поживних речовин.

Під час обприскування рослин у фазі вегетації, інсектициди переважно проникають у рослини через листя (продихи і кутикулу) у вигляді пари або рідини. Проникнення через кутикулу залежить від анатомо-морфологічних особливостей покривних тканин.

Метаболізм пестицидів у рослинах

Пестициди, які були поглинуті рослиною, можуть переміщуватися всередині рослини по променевій паренхімі, флоемою, клітинними стінками, міжклітинним простором, ксилемою з транспіраційнним рухом рідини.

Флоемою переміщуються багато речовин, які проникають у листя. Пестициди, розчинені в оліях, рухаються в рослинах мікропорами клітинних стінок завдяки капілярному току, а пари летких препаратів переміщуються міжклітинним простором.

В основному пестициди переміщуються в органи рослин, які швидко ростуть, причому це відбувається з різною швидкістю. Фосфоорганічні препарати, деякі фунгіциди, а також багато гербіцидів досить швидко поширюються по судинній системі рослин, так само, як і більшість ендогенних речовин.

У рослинах під дією ферментних систем діючі речовини пестицидів піддаються метаболізму. Швидкість його різна (від 7-8 до 15-20 днів) і залежить від вікових і видових особливостей культури, а також від властивостей препарату. Цей процес у молодих рослинах йде швидше, ніж у старих, що обумовлено більш високою фізіологічною активністю перших. У зв’язку з посиленою меристематичною діяльністю, в молодих тканинах переважають синтетичні процеси, при цьому зміст біокаталізаторів і речовин високої фізіологічної активності (гормонів, ферментів, вітамінів) у них збільшується. Активна форма цих сполук вступає у взаємодію з токсичною речовиною, викликаючи її зміни. У старих тканинах не створюється сприятливих умов для цього, оскільки у них переважають гідролітичні процеси, пов’язані з утворенням найпростіших низькомолекулярних з’єднань і розкладанням органічних сполук.

Метаболізм пестицидів у рослинах відбувається по-різному, але практично в будь-якому випадку це призводить до утворення продуктів розпаду. Одна речовина може піддаватися обміну в рослині не єдиним, суворо певним шляхом, а вступати в різні реакції, результатом яких стане утворення продуктів метаболізму. На першому його етапі можливий синтез і більш токсичних сполук, ніж вихідні.

Пестициди у рослинах здатні утворювати ліпофільні кон’югати з різними сполуками. Так, стабільні кон’югати з вуглеводами рослин були виявлені для більшості пестицидів і їх метаболітів, у тому числі, для ароматичних карбонових кислот, синтетичних піретроїдів (циперметрин, перметрин), похідних сечовини, триазинів, карбамінової кислоти (карбаматів) і арілооксіалканкарбонових кислот.

Пестициди або їх метаболіти також можуть утворювати кон’югати з амінокислотами. У більшості випадків кон’югати з амінокислотами і цукрами менш токсичні, ніж вихідні речовини, але відомі і зворотні випадки.

Сполуки багатьох пестицидів і їх метаболітів є малорухомими і можуть зберігатися в рослинах тривалий час, аж до повного дозрівання врожаю. Застосування таких препаратів повинно бути чітко регламентовано: необхідно, щоб у рослинах залишалася найменша кількість хімічних речовин, безпечна для тварин і людини.

NB: У сільськогосподарському виробництві під час вибору пестицидів для практичного застосування перевагу необхідно надавати препаратам, які розкладаються з утворенням нетоксичних продуктів.

Фітотоксичний моніторинг — обов’язково

Під час вирощування сільськогосподарських культур постає необхідність забезпечувати обстеження їх посівів для визначення фітотоксичної дії і післядії гербіцидів. Під час обстеження встановлюється токсична дії самих гербіцидів, їх залишкових кількостей і метаболітів, що містяться в грунті після обприскувань, які здійснювалися  раніше. Як зазначалося вище, фітотоксичність проявляється у вигляді загального хлороза рослин, пожовтіння, скручування кінчиків і країв листя, стебел і інших частин рослини, у відставанні рослин у рості, висиханні, відсутності сходів тощо. Характер пригнічення й ураження рослин може бути також різним: суцільним на всьому полі або на його частині, на краях поля, осередками, смугами тощо. При цьому на уражених ділянках рослини можуть бути відсутні повністю, виростати куртинами або перебувати у різному ступені пригнічення. Перехід між ураженими і неураженими ділянками може бути плавним або чітко вираженим.

Під час візуального обстеження не завжди можна достовірно встановити фітотоксичність як причину пригнічення рослин. Аналогічні ознаки пригнічення і загибель рослин можуть бути викликані й іншими причинами: вимокання рослин, засоленням грунтів, передозуванням добрив, хворобами та іншими чинниками. Однозначний висновок про прояв гербіцидної фітотоксичності, як правило, може бути встановлено лише після відбору ґрунтових проб й їх аналізу на вміст залишкових кількостей гербіцидів і їх фітотоксичних метаболітів. Попередні висновки можуть бути зроблені також на підставі історії поля: асортименту і кількості внесених гербіцидів, у тому числі на полях, розташованих і поряд з полями, які обстежуються.

Візуальний контроль гербіцидної фітотоксичності здійснюється під час відбору ґрунтових зразків.

Під час контролю рекомендовано здійснювати оцінку інтенсивності (характеру) і масштабів пошкодження рослин у балах за такими критеріями:

NB: За умов виявлення проявів фітотоксичності з інтенсивністю два бали рекомендовано здійснити додаткове обстеження таких полів фахівцями токсикологами.

Ігор Сторчоус, канд. с.-г. наук
Інститут захисту рослин НААН

 

Аби не пропустити найцікавішого, підписуйтесь на наш канал-Telegram