Спрос на продукцию, выращенную без применения химических препаратов, растет, поэтому зарубежные фермеры активно используют альтернативные способы защиты растений строят отели для полезных насекомых, привлекают хищных птиц, а вместо традиционных гербицидов поливают посевы морской водой!
Отказываться от ядохимикатов совсем не обязательно, но можно значительно сократить их количество, если перенять некоторые принципы организации системы защиты в экологическом земледелии.
Альтернативные методы защиты
Сегодня ни один агроном не представляет себе организацию защиты растений без применения химических средств. Пестициды дают быстрый и наглядный результат уже через несколько часов, а иногда даже несколько минут можно наблюдать гибель вредных объектов. Поэтому химпрепараты и приобрели такую популярность среди аграриев. Даже там, где нужно элементарно соблюдать профилактические мероприятия или же использовать биологические методы защиты растений, колхозники отдают предпочтение ядохимикатам.
Тем временем в Европе ежегодно увеличиваются площади, где используются альтернативные методы защиты растений, в том числе биологические. Например, в Германии, по данным Института Юлиуса Кюна (Julius Kuuhn-Institut www.jki.bund.de), с 2004 г. в виноградарстве биометоды использовались на 19,8%, а в овощеводстве защищенного грунта на 18,9% площади. Такая популярность биологической защиты связана прежде всего с развитием за рубежом интегрированного и экологического земледелия.
Причем если в интегрированном земледелии применение химпрепаратов еще допускается, то биофермерам приходится обходиться без них, порой прибегая к самым невероятным на первый взгляд способам защиты растений. Предпочтение здесь отдается профилактическим, биологическим и физическим методам.
Тем не менее темп роста площадей, на которых практикуется экоземледелие, впечатляет. Так, например, по данным IFOAM (Международная федерация движений за экологическое сельское хозяйство), в мире с 2002 по 2012 год площадь, отведенная под экологическое земледелие, увеличилась с 24 млн до более чем 30 млн га. Несомненный лидер по этому показателю Австралия на ее долю приходится третья часть всех обрабатываемых экологическим путем земель, второе место уверенно занимает Европа с показателем 6,8 млн га.
Людей стал все больше волновать вопрос качества сельскохозяйственной продукции. Европейцы ввели более жесткие стандарты на содержание в продуктах остатков ядохимикатов, а спрос на продукцию, выращенную без применения химических средств постоянно увеличивается.
Профилактические мероприятия
Многолетние опыты показывают, что журчалки, златоглазки, пауки, взрослые особи божьей коровки, а также ее личинки способны уничтожить в посевах зерновых до 50% тли. Но видовое разнообразие полезных организмов в результате человеческой деятельности сокращается, а насекомых-вредителей становится заметно больше. Например, сплошное внесение инсектицидов для профилактики вызывает массовую гибель полезных организмов, так как они более чувствительны к химпрепаратам, чем вредители, которые вырабатывают резистентность к определенным препаратам. Прежде чем принять решение о необходимости проведения химобработок, нужно учесть наличие естественных врагов для конкретных вредителей. Например, специалисты из Института Юлиуса Кюна подсчитали, что проведение химических обработок будет целесообразно, если количество тли на одном колосе составляет от 3 до 5 особей, а полезных насекомых менее 5 особей на 1 кв. м. Сейчас для всех значимых сельскохозяйственных вредителей разработаны экономические пороги вредоносности, которыми не следует пренебрегать.
Чтобы привлечь полезные организмы, необходимо организовать места для их зимовки, размножения, а также дополнительного питания. Для этого по краям полей сооружаются насаждения из цветущих кустарников, деревьев и других растений. К уже существующим защитным лесополосам можно подсаживать люцерну, донник, ромашку, горчицу. Причем активность полезной фауны увеличивается тогда в несколько раз.
В Германии для привлечения энтомофагов в небольших фермерских хозяйствах, парках и на приусадебных участках большую популярность приобрели так называемые отели для насекомых. Они сооружаются из различных природных материалов ветвей деревьев, пней, стружки, тростника, торфа, хвороста и т. п. Конструкция может быть самой разнообразной: от древесных колец с многочисленными отверстиями диаметром от 2 до 10 мм до сложных многоярусных сооружений. Такие отели располагаются в солнечных, защищенных от непогоды местах. Кроме того, поблизости должно быть много различных кустарников, деревьев, трав и диких цветущих растений для обеспечения дополнительного питания. Для некоторых видов насекомых на нижних полках многоярусных конструкций желательно насыпать песок.
Хищники на защите растений
Помимо полезных насекомых большую пользу сельскому хозяйству приносят хищные птицы, так как они уничтожают в посевах вредных грызунов и насекомых. Зарубежные фермеры уже давно активно этим пользуются. Для привлечения пернатых хищников они устанавливают на полях шесты с перекладинами. Такие приспособления позволяют птицам облегчить отлов грызунов. Обычно для изготовления шестов используется дерево или металл. Высота шеста должна быть не менее 2 м (чем больше высота шеста, тем шире кругозор хищных птиц). Перекладину лучше сделать из необструганной древесины, чтобы хищникам было удобно сидеть. Диаметр перекладины составляет 3-5 см, а минимальная длина 20 см.
Самую нижнюю часть шеста лучше обработать специальным средством для защиты древесины. Нежелательно вбивать шест в почву с помощью ударных инструментов, так как он может расщепиться. Лучше выкопать яму глубиной 40-50 см, а затем установить шест. Для часто обрабатываемых полей будет целесообразно установить сначала металлическую трубу немного большего диаметра, чем сам шест. Тогда фермер сможет быстро извлекать шест из почвы механизированным путем.
Кроме того, облегчению отлова грызунов способствует ранняя тщательная уборка урожая, так как интенсивность охоты напрямую зависит от высоты травяного покрова.
Физические методы защиты растений
Оптический прицел
Бороться с вредными насекомыми можно также при помощи оптических хитростей. Ученые выяснили, что некоторые цвета, например желтый, зеленый, синий, действуют на вредителей как приманки. Исходя из этого принципа, были разработаны разнообразные ловушки, применение которых позволяет определить оптимальный срок внесения инсектицидов.
Например, для контроля спаржевой мухи (Platyparea poeciloptera) используются ловушки в виде стрежня темно-зеленого цвета с клейкой поверхностью. Лет спаржевой мухи происходит с начала апреля по конец июля, а количество обработок строго ограничено, поэтому выбор срока опрыскивания очень важен для этого вредителя.
Сделать такую ловушку можно и самостоятельно. Стержень длиной 40 см диаметром 2,5 см изготавливается из плотной бумаги. Затем на его поверхность наносится устойчивый к погодным условиям клей. На поле устанавливается как минимум три таких ловушки с минимальным расстоянием 15 м, в центре между двумя растениями спаржи.
Для контроля вредителей рапса рапсовой блохи, долгоносиков и т. п. чаще всего используются ловушки в виде неглубоких желтых контейнеров, заполненных водой. Натянутая на них проволочная сетка позволяет избежать попадания в ловушку полезных насекомых, например пчел. После прорастания рапса ловушки расставляются на расстоянии 15-20 м от края поля. Они приспосабливаются на уровне высоты растений или на 1-2 см выше. Контейнер заполняется водой на 3-5 см. Чтобы предот-вратить переполнение контейнера атмо-сферными осадками, в верхней части рекомендуется просверлить небольшие отверстия. При контроле численности вредителей важно каждый раз наполнять контейнер чистой водой и добавлять туда каплю ПАВ, чтобы создать поверхностное давление. Использовать ловушки можно также весной после установления температуры воздуха свыше 15C, а почвы свыше 6C. Ловушки необходимо проверять каждые три дня. Порог вредоносности 10 особей на контейнер.
Оптические ловушки для контроля вредных объектов также популярны и в закрытом грунте. Например, желтые стикеры из бумаги или синтетического материала можно использовать для контроля белокрылки и минирующей мухи, а синие хорошо подходят для контроля трипсов. Такие ловушки желательно размещать на высоте растений.
В последние годы возрос ущерб, причиняемый сельскохозяйственным культурам птицами воронами, галками, фазанами, которые поедают в полях семена. В результате исследований ученые Института нематологии BBA установили, что птицы неохотно поедают окрашенные семена. Сейчас выясняется, возможно ли усиление полученного эффекта, если комбинировать окрашивание с обработкой различными натуральными веществами растительными маслами (гвоздика, тимьян), натуральными кислотами. Также интенсивно проводятся исследования по созданию акустических отпугивающих приборов.
Биологические и биотехнические методы защиты растений
Биологическая атака
Биологический метод защиты растений основан на использовании паразитических и хищных насекомых, грибов, бактерий, вирусов, микроорганизмов, а также продуктов их жизнедеятельности.
В отличие от химпрепаратов, биологические средства защиты обладают узкой избирательной способностью, поэтому безопасны для человека и окружающей среды. Причем эффективность этого метода иногда даже выше, чем химического. Все зависит от вида вредителя, защищаемой культуры и условий, в которых он применяется. Самые лучшие результаты достигаются, как правило, в защищенном грунте. Из-за специфических условий микроклимата, частых поливов, отсутствия природных энтомофагов, а также ограниченного набора культур и сортов здесь складываются благоприятные условия для развития болезней и вредителей. Часто бывает так, что в связи с установленным сроком ожидания химические препараты могут использоваться ограниченно, а применение некоторых пестицидов в теплицах вообще запрещено. Биологический метод здесь подходит как нельзя кстати. Он безопасен для сотрудников тепличных комплексов, не вызывает накопления остаточных продуктов в растениях и почве. К тому же тепличные условия лучше подходят для полезных насекомых, чем открытый грунт. Так, например, для борьбы с паутинным клещиком на огурцах в закрытом грунте успешно применяется хищный клещ фитосейулюс, однако в открытом грунте опыты по применению фитосейулюса менее удачны.
Объемы применения биологического метода в защищенном грунте ежегодно увеличиваются. Например, в отдельных федеральных землях Германии его удельный вес сейчас достигает 97% от всего комплекса защитных мероприятий. Здесь практически ни одна теплица не обходится без целенаправленного применения энтомофагов личинок златоглазки (Chrysopa Leach), наездников (Ichneumonidae) или хищных клещей. Против паутинного клеща используют энкарзию, а хищную галлицу-афидимизу и клопов-паразитов выпускают против тлей. В последние годы все большую популярность приобретает энтомофаг Orius laevigatus, предназначенный для борьбы с трипсами. Это единственный энтомофаг, который способен уничтожать не только личинки трипсов, но и взрослые особи. Всего известно порядка 300 видов полезных насекомых, уничтожающих около 100 вредителей. Кроме того, для борьбы с болезнями и вредителями в теплице можно использовать биопрепараты. Наиболее известные из них: Вертицилин против оранжерейной белокрылки, трипсов, тлей, Триходермин для борьбы с корневыми гнилями, белой гнилью огурцов и томатов, черной ножкой капусты и корневыми гнилями цветочных культур, Ризоплан для борьбы с бактериозами, корневыми гнилями, мучнистой росой, мильдью и оидиумом, а также Битоксибациллин против паутинного клеща.
Применение биопрепаратов возможно и в открытом грунте, правда, здесь их эффективность несколько ниже.
Открытый грунт открыт для экспериментов
Однако специалисты из Института Юлиуса Кюна считают, что применение полезных насекомых имеет большое значение и для открытого грунта. Например, в Германии на площади 14 тыс. га для борьбы с огневками в посевах кукурузы успешно используется трихограмма. На небольших полях кассеты с трихограммой обычно вносят вручную (50 шт./га). Однако это очень трудоемкий процесс. Для использования на больших площадях были специально разработаны шарики из биологически разлагаемого материала. Такие шарики содержат как минимум 1000 яиц трихограммы и могут вноситься механизированным способом.
В экологическом виноградарстве против тли используется божья коровка и ее личинки. Правда, для этих целей применяют азиатскую божью коровку (Harmonia axyridis), которая может вытеснить местные североамериканские и европейские виды. С личинками бороздчатого скосаря (Otiorhynchus sulcatus) и хрущика садового (Phyllopertha horticola) можно успешно бороться с помощью паразитической нематоды рода Heterorhabditis bacteriophora.
Против насекомых-вредителей также применяются патогенные грибы. Например, большое значение имеет Beauveria brongniartii, которая используется в борьбе с личинками майского жука.
Биологическая борьба с сорняками
Как показывает практика, при выращивании сельскохозяйственных культур можно вполне обойтись и без гербицидов. Правда, биологическая борьба с сорняками ведется, пожалуй, лишь в экологическом земледелии. Однако ученые и здесь добились значительных успехов. На сегодняшний день хорошо изучены грибы-антагонисты для различных видов вьюнка, бодяка полевого и др. В отличие от традиционных гербицидов, эффект достигается за счет подавления роста, а не уничтожения сорных растений. Например, используя гриб рода Ascochyta против мари белой (Chenopodium album), можно добиться эффективности 70%. Правда, критическим остается тот факт, что биотипы сорной растительности часто проявляют разную чувствительность к подобным патогенам. Так, щирица запрокинутая (Amaranthus retroflexus) по-разному реагирует на гриб Albugo amaranthi: низкорослые типы имеют повышенную восприимчивость к этому патогену, а высокорослые к нему вообще нечувствительны, поэтому необходимо использовать несколько видов патогенов. К тому же хранить и вносить препараты на основе микроорганизмов довольно сложно.
Для защиты растений от сорняков в экологическом земледелии также используются аллелопатические вещества, то есть природные вещества, способные подавлять распространение сорной растительности. Их могут выделять, например, растения из семейства крестоцветных горчица, рапс и т. п. Как правило, существует два основных способа использования аллелопатических веществ. Первый основан на добавлении в посевы растений, выделяющих такие вещества, а второй предполагает их экстракцию и аппликацию (экстракты померанцевой травы, корицы, полыни). В общем, принцип действия и структура аллелопатических веществ во многом схожи с традиционными гербицидами (подавление синтеза АТФ или фотосистемы II).
В качестве биогербицидов также успешно применяются экстракт пинии, натуральные растительные масла и кислоты и даже морская вода.
Предпосевная подготовка семян
С 2004 г. в экологическом земледелии нельзя использовать семенной материал, который прошел химическую обработку. Поэтому ученые из Германии, Швеции, Нидерландов, Италии и Великобритании в рамках европейского проекта STOVE начали искать альтернативные способы подготовки семян. Причем эти способы не должны были уступать в эффективности химическому протравливанию. У биофермеров не так много средств для борьбы с возбудителями болезней, и качество семян здесь играет решающую роль. На шести овощных культурах (морковь, капуста, полевой салат, горох, бобы и петрушка) испытывались средства на основе микроорганизмов и экстрактов растений, а также физические методы предпосевной подготовки обработка горячим влажным воздухом, горячей водой и облучение электронами. Причем последние три метода оказались наиболее успешными. На семенах моркови положительно сказалась термическая обработка при 50С в течение 30 мин. Правда, термотерапия пригодна далеко не для всех культур. Например, для гороха, бобов, кресс-салата или базилика она вообще не рекомендуется.
Облучение семян низкоэнергетическими электронами сравнительно новый метод предпосевной подготовки. Он помогает бороться со спорами грибов и бактерий на поверхности семян без повреждения эмбриона. Правда, такая обработка не спасает от возбудителей болезней, скрывающихся внутри семени, например, от пыльной головни. Для эффективного использования этого метода важно оптимизировать такие параметры как влажность воздуха, температура и интенсивность излучения электронов для конкретных культур. В целом у этого метода больше преимуществ, чем недостатков. Его эффективность против важнейших вредных объектов доказана на практике, а урожайность не отличается от протравленных семян. Он представляет собой экономичную и безопасную альтернативу протравливанию семян, так как глубина проникновения электронов может точно регулироваться. К тому же при его использовании у вредных объектов не возникает резистентности, что свойственно химпрепаратам.
Менее эффективной оказалась обработка биологическими средствами препаратами на основе бактерий-антагонистов и природных веществ. Однако опытные семена были сильно заражены различными возбудителями болезней, чего обычно не допускает ни одна фирма, занимающаяся посевным материалом. Например, в Германии для подготовки семян в традиционном и экологическом земледелии успешно применяются препараты на основе микроорганизмов, в частности Pseudomonas chlororaphis штамм MA 342 Cedomon и Ceral. Ceral изготавливается на водной основе и используется против Fusarium spp на тритикале, ржи, пшенице, а также против Septoria nodorum и Tilletia caries o. foetida на пшенице. Cedomon предназначен для обработки ячменя против Fusarium spp., Pyrenophora graminae и Pyrenophora teres. Препарат выпускается на основе рапсового масла.
Среди натуральных веществ для подготовки семян чаще всего применяются экстракты чеснока, редьки и горчицы. Например, на основе порошка желтой горчицы в Германии выпускается препарат Tillecur. Tillecur разрешен к применению против Tilletia caries на пшенице. На 100 кг посевного материала необходимо развести 1,3 кг препарата в 6 л воды.