Понедельник, 18 января 2021 13:13

Резистентность сорных растений

Автор
Оцените материал
(0 голосов)
Часто агрономы видят в рекомендациях по применению препарата фразу: «для предотвращения риска возникновения резистентности следует чередовать применение препарата с пестицидами из других химических групп и с другим механизмом действия». Но все ли обращают на нее внимание? Насколько остро вопрос устойчивости вредных объектов стоит в мире и в России? О проблеме резистентных биотипов сорных растений мы поговорили с начальником группы регистрации гербицидов компании «Август» Михаилом КОЛУПАЕВЫМ.
НАРАСТАНИЕ ПРОБЛЕМЫ

Проблема резистентности сорных растений – одна из самых серьезных в современной гербологии. Я начну издалека. Органическая химия пестицидов появилась примерно в 50-е годы прошлого века, и была принята человечеством «на ура», потому что тогда все предрекали голод, но использование химии пестицидов позволило в разы увеличить урожайность сельхозкультур. Началось все с коммерциализации 2,4-Д, потом стали появляться другие действующие вещества (д. в.).

В США пестициды использовали раньше и более интенсивно, чем в других странах. И в 90-е годы двадцатого столетия именно там обнаружили, что возникают биотипы сорняков, которые не уничтожаются или не полностью уничтожаются имеющимся арсеналом гербицидов, хотя раньше эти виды были к ним чувствительны.

Процесс возникновения устойчивых биотипов сорняков отображается на международном сайте weedscience.org, на котором зарегистрировано порядка 3000 пользователей и 630 ученых со всего мира, занимающихся данной проблемой. Всем заинтересованным специалистам очень рекомендую его к просмотру. Там с помощью разных инструментов показана текущая ситуация, фиксируются все случаи появления резистентных, биотипов сорняков, которые были корректно подтверждены и стали известны научному сообществу.

Мы тоже подали туда результаты своих исследований, подтверждающие факт появления устойчивого биотипа дурнишника обыкновенного, обнаруженного в Казахстане. Это первый случай, зафиксированный в этой стране. В России на данный момент также документально подтвержден только один случай устойчивости: в 2000 году венгерские ученые обнаружили резистентный биотип горлюхи ястребинковой (Picris hieracioides) в посевах пшеницы и опубликовали свое исследование. А всего в мире на данный момент обнаружено уже 514 случаев резистентности (случай – это вид сорняка и место произрастания устойчивого биотипа) у 262 видов растений. Из них 152 – это двудольные растения, 110 – однодольные.

И если в 1990-х годах в мире было выявлено порядка 100 случаев резистентности, в 2000-м – 250, то сейчас уже 514. На пшенице это 140 случаев (77 видов), на кукурузе – 110 (61 вид), на сое – 90 (48 видов), на рисе – 80 случаев (51 вид сорняков).

Сейчас развитие всей гербологии идет уже с учетом резистентности (а также последействия ХСЗР, их воздействия на окружающую среду и поиска новых молекул). Потому что из 26 известных механизмов действия гербицидов к 23 известны случаи возникновения устойчивости. Этот процесс приобрел пугающие размеры с конца 1990-х годов, когда в практику был широко введен глифосат и в США более 80 % кукурузы, хлопка и сои выращивали с помощью генно-модифицированных гибридов, устойчивых к этому д. в. В начале внедрения этого гербицида предполагалось, что раз растение уничтожается полностью, то проблемы его устойчивости не возникнет. Но за счет такого массированного применения гербицидов на основе глифосата резистентность у сорняков начала развиваться быстрыми темпами.

В итоге некоторые виды сорных растений в Америке стали чуть ли не национальной проблемой. Например, щирица Палмера (Amaranthus Palmeri), которая растет очень быстро, чуть ли не до 5 см в день, и достигает гигантских размеров, а убрать ее гербицидной обработкой уже не получается. Наибольшее количество сорняков – 66 видов – устойчивы к атразину, по 43 вида – к глифосату, имазетапиру и трибенуронметилу, 39 – к имазамоксу, 38 видов – к метсульфурон-метилу и пр.

Если резистентность рассматривать в разрезе различных механизмов действия, то наибольшее количество устойчивых видов сорняков, порядка 160, выявлено к ALS ингибиторам (ALS – ацетолактатсинтаза – прим. ред.), 100 – к ингибиторам фотосинтеза по II типу, 40 видов – к ингибиторам ацетил-коакарбоксилазы.

НАШИ ИССЛЕДОВАНИЯ

Как определить, устойчив биотип сорного растения или нет? Основным способом (который использовали и мы) является следующий. На полях отбирают семена подозрительного на резистентность вида сорняка. Подозрительным он становится, если не погиб после правильно проведенной химпрополки, причем на поле ранее много лет использовали гербициды с одним механизмом действия. Далее для сравнения отбирают семена аналогичного вида растения на необрабатываемых гербицидами соседних территориях (кстати, найти такие не всегда просто). Собранные семена выращивают в лаборатории, в нашем случае – в лаборатории искусственного климата «Августа». На первом этапе растения обрабатывают одной - двумя нормами расхода препарата, чтобы выявить у отобранных биотипов уровень чувствительности. Если различия установлены, определяют показатель ЕД50 – это эффективная дозировка, при которой 50 % растений гибнут. Для этого используют сетку дозировок препарата (не менее пяти) с увеличением каждой последующей в два раза. Для чувствительного и устойчивого биотипов сетка дозировок может существенно отличаться.

В итоге, если между предположительно устойчивым и чувствительным биотипами сорняка установлена достоверная разница, можно утверждать, что биотип имеет устойчивость к препарату во столько-то крат. Кратность, или коэффициент устойчивости, определяется тем, во сколько раз нужно взять более высокую дозировку препарата для резистентного биотипа по сравнению с чувствительным, чтобы получить такой же эффект. Обычно сравнивают показатели ЕД50, полученные путем обсчета экспериментальной кривой «доза - эффект», полученной в опытах. Важнейшее условие – реакция интересующих биотипов должна изучаться одновременно, в одном опыте.

Именно так мы проводили исследования по проблеме, возникшей в Казахстане (Талдыкурганский регион). Началось все с того, что оттуда стали приходить жалобы на неудовлетворительную работу наших препаратов против дурнишника обыкновенного. Причем в данном регионе несколько десятков тысяч гектаров сои выращивают бессменно уже более 10 лет, применяя на этих площадях гербициды с одним механизмом действия, преимущественно на основе имазетапира. Мы решили провести эксперименты и установить, действительно ли в этом регионе сформировались резистентные биотипы дурнишника обыкновенного или дело совсем не в этом.

Устойчивый биотип дурнишника после гербицидной обработки в Казахстане

Пользуясь случаем, хочу выразить огромную благодарность нашим коллегам из ТОО «Август-Казахстан» – Виктору Гребенюку и Ерлану Бекпаеву, которые по нашим инструкциям самостоятельно отбирали образцы семян в 2015 году, а в 2016 году активно участвовали в полевой части исследований совместно с сотрудниками дирекции научно-исследовательских и опытно-конструкторских работ «Августа». По результатам серии экспериментов было доказано, что в Талдыкурганском регионе Казахстана появились резистентные к имазетапиру биотипы дурнишника обыкновенного с коэффициентом устойчивости 100 - 175.

То есть, в наших опытах значение ЕД50 для чувствительных биотипов, в зависимости от места и года отбора, колебалось в диапазоне от 0,02 до 0,16 л/га, а для устойчивых биотипов – в пределах от 2 до 28 л/га. На сайте weedscience. org было установлено 12 случаев резистентности дурнишника, все в США, наш стал 13-м.

В результате, в том числе благодаря разъяснительной работе сотрудников «Август-Казахстан», в данном регионе начали активно заменять гербициды на основе имазетапира на Лазурит, Корсар и даже препараты на основе МЦПА, несмотря на их низкую селективность для сои.

Сбор семян устойчивого биотипа дурнишника в Казахстане

В 2020 году поступил сигнал из Саратовской области. Наши коллеги из отдела развития продуктов отобрали в одном из хозяйств образцы семян щирицы запрокинутой, вызывающей подозрения на предмет устойчивости. Мы провели с этими семенами исследования и обработали выращенную из них щирицу производственными дозировками 12 препаратов, 10 из которых – ALS ингибиторы и два – другого механизма действия (фомесафен и бентазон). Результаты показали, что для чувствительного биотипа эффективность большинства препаратов превысила 90 %. А устойчивый биотип не только не уничтожался препаратами, но, в некоторых случаях по массе даже превышал контроль без обработки. Эффективны против устойчивой щирицы были только препараты на основе чистого фомесафена (эффективность более 95,6 – 97,9 % для обоих биотипов) и Корсар на основе бентазона (75,1 – 93,2 % для обоих биотипов).

Безусловно, хоть это и первый наш опыт со щирицей, но он наглядно показывает, что в регионе, где были отобраны семена, резистентные биотипы этого сорняка широко распространены.

Исследования щирицы из Саратовской области. Обработка лабораторным опрыскивателем, имитирующим полевые условия

ОСТАЛИСЬ ВОПРОСЫ

Конечно же, установление самого факта наличия резистентного биотипа сорного растения – работа важная, но не законченная. В идеале нужно также выяснить, чем конкретно вызвана резистентность. Это можно сделать только с применением биохимических и генетических методов исследований. Мы хотели это осуществить с казахстанским дурнишником, но не смогли найти у нас в стране подходящих для этого специалистов.

Например, устойчивость к ALS ингибиторам чаще всего бывает вызвана генетическими заменами в самом ферменте-мишени (ацетолактатсинтазе, катализаторе первой стадии синтеза определенных аминокислот), который из-за этих замен становится неуязвимым для молекул определенного гербицида. Этот процесс изучается во всем мире. Буквально недавно было известно только 8 таких замен, сейчас – уже порядка 20. Есть и случаи перекрестной резистентности к нескольким гербицидам с разным механизмом действия. Выявлены и случаи устойчивости, механизм которой пока так и не выяснен. Именно резистентность заставляет химиков искать новые и новые молекулы д. в. с принципиально иными, чем существующие, механизмами действия.

И еще один очень важный вопрос, который требует исследований, – как долго сохраняется резистентность у биотипов сорняков? Например, сохранилась ли у дурнишника резистентность к ALS ингибиторам в тех регионах Казахстана, где мы проводили исследования и где сменили спектр применяемых препаратов? Это очень интересный вопрос, но изучить его крайне сложно.

Но, конечно, нам, представителям «Августа», интереснее всего информация о том, насколько и на какой площади распространены устойчивые биотипы сорняков. Надеюсь, с открытием научного центра «Августа» в Черноголовке эта работа будет расширена, поскольку для нее там будет гораздо больше возможностей.

ЧТО ДЕЛАТЬ?

Конечно, пока в России проблема резистентных биотипов сорняков не так серьезна, так как у нас меньше пестицидная нагрузка, чем в тех же США. Но тем более уже сейчас, пока мы можем учиться на чужом горьком опыте, стоит предпринимать меры. Особенно это касается культур, которые часто возделывают бессменно, например, сои и зерновых, а также тех культур, набор гербицидов на которые ограничен.

Исследования на устойчивость щирицы из Саратовской области. Слева направо: контроль без обработки; устойчивый биотип без обработки; чувствительный биотип, обработанный Плектором; устойчивый биотип, обработанный Плектором, через 10 дней после обработки

Например, помимо указанных выше случаев, я уверен, что в посевах риса (Дальний Восток, Краснодарский край) уже есть биотипы куриного проса, выработавшие устойчивость к небольшому арсеналу постоянно применяемых на этой культуре препаратов. На мой взгляд, это же можно утверждать и в отношении амброзии на Дальнем Востоке, которая является основной проблемой в посевах сои. Пока просто на этот счет нет исследований, но все признаки налицо. К тому же на сое тоже не такой большой выбор гербицидов с разным механизмом действия…

Исследования на устойчивость щирицы из Саратовской области. Слева направо: контроль без обработки; устойчивый биотип без обработки; чувствительный биотип, обработанный Алсионом; устойчивый биотип, обработанный Алсионом, через 10 дней после обработки

Поэтому очень хорошо, что мы ввели в свой арсенал гербицид Когорта, содержащий фомесафен и бентазон (а в ближайшем будущем появится препарат на основе чистого фомесафена). Фомесафен является ингибитором активности фермента протопорфириноген-оксидаза, то есть отличается механизмом действия от ALS ингибиторов. Когорта эффективна против амброзии, щирицы и дурнишника, устойчивых к ALS ингибиторам. Поэтому с помощью этого препарата можно уничтожить большой спектр проблемных сорняков. Сейчас это очень эффективное решение. К тому же теперь на сое можно чередовать больше препаратов с разными механизмами действия. Конечно, эффективным методом борьбы с возникновением резистентности сорняков служит севооборот. Ведь разные культуры даже сами по себе по-разному влияют на тот или иной вид сорняка, проявляют аллелопатические (подавляющие сорняк) свойства.

В разных культурах можно менять набор препаратов, но здесь важно понимать, что если чередовать препараты даже из разных химических групп, но с тем же механизмом действия, что и на предыдущей культуре, то это не даст должного эффекта. Нужен именно другой механизм действия.

Например, сейчас к нам в страну приходит технология выращивания гибридов сахарной свеклы, устойчивой к ALS ингибиторам, что, я считаю, будет довольно опасным в разрезе резистентности. На свеклу есть большой набор препаратов с разным механизмом действия, и в ее посевах как раз можно бороться с устойчивыми биотипами…

В США этот вопрос решают несколькими путями. Например, применение глифосатсодержащих гербицидов там стали сочетать с обязательным внесением почвенных препаратов. Стараются чередовать пестициды с разным механизмом действия, внедрять новые генно-модифицированные культуры и пр. Также там всерьез рассматривают на некоторых культурах ручную прополку. Нужно понимать, что, хотя мы еще далеки от таких проблем, они будут нарастать и усугубляться при отсутствии обдуманного подхода.

ДАВАЙТЕ СОТРУДНИЧАТЬ!

Очень важно отслеживать текущую ситуацию. И я всех призываю к сотрудничеству. Например, вы на своих полях видите следующую картину: в посевах монокультуры при использовании несколько лет подряд препаратов из одной химической группы остается неуничтоженным какой-либо вид сорняка.

Если вы уверены, что все применяли без ошибок, и у вас есть четкие подозрения, что вид устойчив к гербицидам, то следует правильно отобрать пробы семян на исследования. Нужны: подробная история данного поля (желательно за 5 - 10 лет); семена выжившего на этом поле после химпрополки подозрительного сорняка; семена, собранные с того же вида сорняка в месте, где химические обработки заведомо не проводились. Пришлите подписанные образцы и данные нам, и мы постараемся по мере возможности провести исследования. Это поможет сделать вклад в понимание проблемы резистентности в нашей стране, а в перспективе – разработать четкие рекомендации для аграриев.

А пока хочу призвать агрономов не забывать о проблеме резистентности при планировании химобработок, стараться выбирать препараты с разным механизмом действия. И это касается не только гербицидов.

Записала Ольга РУБЧИЦ

Фото из архива компании «Август»

Опубликовано в номере 1(196) за 2021 год газеты "Поле Августа"

Прочитано 82 раз