Біологічна «зброя»
На сьогодні у зв’язку з загостренням проблеми охорони навколишнього середовища від забруднення ксенобіотиками зростає інтерес до створення і використання біологічних засобів контролю сегетальної рослинності.
Важливість впровадження біологічного методу зумовлена тим, що часто систематичне застосування одних і тих самих гербіцидів призводить до утворення стійких до них популяцій бур’янистих рослин. Разом з тим, біологічні засоби у ряді випадків дозволяють знищувати бур’яни у місцях, де застосування пестицидів, зокрема гербіцидів, обмежене.
Для біологічного пригнічення бур’янів донедавна використовували тільки комах-фітофагів (клопи, трипси, твердокрилі, лускокрилі і т. д.). Разом з тим, дослідженнями, проведеними в останні роки, доведено можливість застосування й інших організмів. Зокрема, доказано, що ефективними в обмеженні чисельності бур’янів є застосування фітопатогенних та інших мікроорганізмів. Патогенні мікроорганізми для зменшення шкідливості бур’янів стали застосовувати через те, що було не можливо знайти досить специфічних для цього безхребетних. Таким чином, використання мікроорганізмів визнане перспективним, і цей напрям широко досліджують у багатьох країнах.
На думку провідних канадських фітопатологів, використання патогенних організмів для контролю бур’янів має принаймні дві переваги у порівнянні із застосуванням комах: 1) більша специфічність; 2) можливість використання шляхом звичайного обприскування під час періоду найбільш уразливої фази росту бур’яну. Фітопатогенні мікроорганізми численні і різноманітні, легко поширюються й адаптуються у нових стаціях, не повністю знищують шкідливий вид, не впливають на теплокровних тварин і людину, багато з них піддаються нагромадженню invitro.
Впродовж останніх 30 років розроблені нові підходи до біологічного методу боротьби з бур’янами, а саме використання патогенних мікроорганізмів, комах-фітофагів, мікогербіцидів. Розроблено екологічно безпечні гербіциди на основі мікробних токсинів: біалофос, баста, мітоксіферон та інші.
Важливим відкриттям, що має не лише теоретичне, а й практичне значення, стали дослідження біологічних засобів контролю за допомогою рослинних патогенів. Проводяться пошуки біологічних антагоністів бур’янів і вивчаються способи їх використання для захисту культурних рослин. Вивчається можливість застосування комбінації специфічних некротрофних і біотрофних патогенів для контролю стійких до дії гербіцидів певних видів бур’янів. Широко вивчається можливість застосування як гербіцидів продуктів життєдіяльності мікроорганізмів. Так, застосування токсинів замість гербіцидів забезпечує їх швидку інактивацію у грунті, вибірковість дії, невеликі і зворотні зміни у тканинах культурних рослин.
У США промисловість випускає два мікогербіциди — девін і колего. Вперше у світі біогербіцид Collega створено на основі Colletotricumsp. Він забезпечує загибель однорічного бур’яну гірчаку березковидного на 95 %. Також компанії «Монсанто» та «Мікоген» розробляють ще один препарат на основі гриба — каст, що призначений для обмеження чисельності бур’яну касії у посівах сої.
У зв’язку з тим, що у посівах частіше спостерігається змішаний тип забур’янення, дія одного грибного патогена може бути обмежена. Досягнення у галузі біотехнології привертають увагу до мікроорганізмів як потенційних джерел природних продуктів, які мають гербіцидну дію і дозволяють розробляти промислові технології їх одержання.
На основі похідних амінокислот, продукованих актиноміцетами, в Японії розроблений метод промислового виробництва — біалофосу — препарату з широким спектром дії, а в ФРН — глюфосинату (баста). Метаболіт анісоміцин послужив моделлю для синтезу більш активного препарату кайаметону, який у перспективі буде запропонований до застосування у сільському господарстві.
Хлорофіл та сонячна енергія допоможуть
У США під час вивчення способу утворення хлорофілу у рослинах виявлено, що речовини, які беруть участь у синтезі хлорофілу, за певних умов можуть спричинити загибель деяких видів рослин. Речовина, яка має гербіцидну дію, називається «лазерна», оскільки її дія проявляється під впливом сонячного світла. Основним компонентом гербіциду є дельта-амінолевулінова кислота (АЛА). АЛА — природна сполука, яка входить до складу рослинних і тваринних клітин. Вона бере участь у формуванні тетрапіролів — сполук із високою чутливістю до світла, під дією яких утворюється хлорофіл. У звичайних умовах рослини утворюють таку кількість тетрапіролів, яка повністю йде на утворення хлорофілу. У разі їх надлишку під дією світла відбувається реакція, у якій кисень перетворюється у надактивний вільний радикал, що пошкоджує стінки рослинних клітин. Наслідком цих процесів є загибель рослин.
Посіви обробляють АЛА до настання темряви. Вночі гербіцид адсорбується бур’янами. Під його дією з’являється надлишок тетрапіролів, частина яких на світанку під впливом сонячного проміння бере участь в утворенні молекул хлорофілу. Надлишок їх вступає у реакцію, що окислює тканини. Внаслідок руйнування клітинних мембран витікання клітинної рідини рослини знебарвлюються і гинуть упродовж 3–4 годин.
У деяких країнах для очищення грунту від насіння бур’янів використовується сонячна енергія (соляризація). Щоб посилити поглинаючу здатність верхнього шару грунту, його накривають мульчуючою поліетиленовою плівкою.
Фітопестициди
Одним із методів контролю бур’янів є селекція сортів рослин, здатних пригнічувати бур’яни завдяки особливостям своєї архітектоніки.
До вищезазначених заходів контролю бур’янів належить і алелопатичне прополювання (алелопатичні антагоністи) і сидерати, такі як гірчиця біла, редька олійна, ріпак. Так, використання проміжних і післяжнивних посівів ріпаку, гірчиці або редьки олійної як сидеральних добрив дає можливість знизити забур’яненість посівів наступних культур сівозміни на 35–40 %. Виявлено багато видів рослин, які продукують отруйні для бур’янів речовини. Рослини по суті є природними «хімічними заводами», що виробляють у необмеженому асортименті ботанічні пестициди. Відомо, наприклад, що кореневі виділення конопель, жита згубно діють на пирій, практично повністю знищуючи його у посівах більшості польових культур. У посівах цих культур також гинуть такі бур’яни, як берізка, осот, щириця.
У зв’язку з тим, що застосування пестицидів в інтегрованих системах захисту рослин негативно впливає на довкілля, останнім часом зріс інте-рес до фітопестицидів — речовин рослинного походження, які можна використовувати для контролю шкідників і хвороб рослин, а, зокрема фітогербіцидів, для пригнічення бур’янів.
Гриби та віруси можуть бути корисними
Досить широко вивчаються і вже застосовуються у виробництві гриби, а також віруси, які викликають захворювання бур’янів і спричиняють їх загибель. Таким чином, можна обмежувати чисельність таких бур’янів, як берізка польова, амброзія полинолиста, гірчак звичайний, осот польовий та інші, які важко знищуються агротехнічними або хімічними способами.
Науковцями Інституту ботаніки ім. Холодного вперше в Україні проводилася робота з виявлення й вивчення фітопатогенних грибів карантинного бур’яну амброзії полинолистої. У результаті на амброзії полинолистій виявлено хворобу, збудником якої є мікроскопічний гриб — облігатний паразит Рhyllachora атbrоsіае (Derc. etM.A.Curt.) Sazt. (Phyllachorales, Ascomyzetes). Плодові тіла (конідіоми і аскоми) гриба Рh. атbrоsіае виявлені на живих листках та інших вегетативних органах амброзії. Уражені рослини через певний час повністю засихають.
У Всеросійському НДІ мікробіології Я. П. Худяков виділив грунтові гриби Aspergillusclavatus, Botrytiscinerea, Fusariumsp, Chomopsissp. та одержав перспективні культури В-1, В-2, С-7, обприскування якими гальмує проростання насіння бур’янів.
Не залишаються поза увагою вчених також можливості виробничого застосування вірусів. У таких бур’янів, як осот рожевий, ромашка непахуча, чистець болотний часто суцвіття зеленіють і на них утворюються нарости. Це пошкодження викликається вірусами і може передаватися як через кореневу систему, так і наземним шляхом. Мозаїчне захворювання відмічається також у деяких видів лободи, кропиви. У заражених рослин у клітинному соку знайдено вірусні частини сферичної форми. Деякі бур’яни є проміжними живителями вірусних хвороб і сприяють їх поширенню, внаслідок чого можуть бути уражені і культурні рослини, що є недоліком цього методу і потребує додаткових досліджень.
Необхідно відзначити, що серед численних бактерій і грибів є види, продукти обміну яких можна використовувати проти бур’янів без негативного впливу на культурні рослини і живі організми.
Незважаючи на застосування агротехнічних і хімічних способів обмеження шкідливості амброзії полинолистої, ця рослина завдає значної шкоди посівам і розповсюджується далі на північ і захід. Амброзія не тільки знижує урожайність культурних рослин і погіршує якість урожаю, але й викликає алергічне захворювання дихальних шляхів і легенів у людей.
Кліщі, комахи, жуки теж стануть у пригоді
Науковці Зоологічного інституту РАН та Всеросійського інституту захисту рослин знайшли шкідника амброзії — амброзієву совку — метелика, подібного до молі. Її гусениці живляться виключно листками амброзії. Проведені досліди показують, що амброзію може знищувати амброзієва совка (TarochidiacandefactaHubn) і амброзієвий листоїд (Zygogrammasaturalis), зовні схожий на колорадського жука. Їх спеціально розводять і випускають на площі, засмічені амброзією. Добре пристосованим до екологічних умов степової зони виявився амброзієвий листоїд. Цей монофаг може знищити 100 % рослин амброзії.
Для знищення амброзії полинолистої також можна використовувати кліщі, комахи, віруси. Так, личинки несправжнього слоника розвиваються на насінні тільки цього бур’яну, живляться у його чоловічих суцвіттях і тут же заляльковуються. Дорослі жуки живляться пилком. У цих суцвіттях розвивається і слоник тригоноринуса, у стеблах живуть галиці, а на листках, генеративних органах і точці росту — совки тарахидії, які дають за літо 3–4 покоління. Гусениці метелика тарахидії (совки амброзієвої) можуть повністю з’їдати листки цього бур’яну.
Листки берізки польової добре поїдають жуки і личинки рудого березкового щитника. Жуки прогризають округлі отвори або краї, а личинки — переважно м’якоть листка і не зачіпають нижньої шкірки. Найкращі умови для розвитку цього шкідника створюються у першій половині літа в умовах достатнього освітлення й вологи.
Молодими листками осоту польового, лопуха павутинистого і будяка охоче живляться личинки зеленого щитника. Пошкоджені ним рослини відстають у рості й цвітуть на 1,5–2 місяці пізніше, ніж нормальні. Щитоноски дають одне покоління на рік, зимують у стадії жуків під рослинними рештками на краях полів, у лісосмугах, на полях після буряків, соняшнику.
Наведені заходи контролю бур’янів, на жаль, ще не знайшли широкого застосування у виробництві і не можуть бути покладені в основу заходів для зменшення забур’яненості полів. Вони потребують глибокого і всебічного вивчення.
На сучасному рівні знань під час захисту ряду сільськогосподарських культур завдання збереження врожаю не може бути вирішеним шляхом застосування лише біологічних і фітоценотичних заходів без використання хімічних. Саме інтегровані системи захисту передбачають вміле, нестандартне поєднання біологічних і хімічних засобів захисту.
