Досягнення біотехнології у захисті рослин

Біотехнологія- це використання біологічних процесів і сис­тем у різних галузях сільськогосподарського виробництва, промис­ловості, медицини; науковий напрям, який поєднує можливості біо­логії і техніки. Термін «біотехнологія» набув поширення з середини 70-х років XX століття.

Біотехнологія у рослинництві - це збагачення рослин конкрет­ними спадковими ознаками для отримання їх нових різновидів. Во­на передбачає перенесення одного або кількох генів у живому орга­нізмі. Методика модифікації, перенесення генів у живому організмі лежить в основі генетичної інженерії. Генетична інженерія - цілеспрямоване конструювання рекомбінантних молекул ДНК на основі чужорідних.

У 1983 р. створено перші модифіковані рослини, а в 1995р. компанія «Монсанто» (США) зареєструвала перший генетично модифікований сорт картоплі серії «Новий лист», високостійкий проти колорадського жука. А вже у 1999 р. отримано понад 120 видів трансгенних рослин.

Під біотехнологією у контексті до захисту рослин розуміють сукуп­ність методів і засобів отримання корисних для людини продуктів і явищ за допомогою біологічних агентів.

Найважливішими напрямами її в цій галузі є:

· створення трансгенних, стійких до шкідників, збудників хво­роб і гербіцидів сортів, а також рослин, що синтезують гормональні речовини для принаджування корисних комах;

· отримання трансгенних біологічних організмів, які синтезують нові біологічно активні речовини, нові біопестициди або руйнують хімічні пестициди та інші токсиканти в ґрунті й воді;

· рання високоточна діагностика розвитку стійких до пестици­дів шкідливих організмів, визначення залишкових кількостей пес­тицидів у ґрунті, рослинах та продуктах харчування;

· використання біотехнологічних методів для вивчення генетич­них характеристик і виконання екологічних аналізів популяцій шкідників і патогенів, тенденцій зміни стійкості їх до пестицидів, добору рослин при цілеспрямованій селекції на стійкість.

Запитання для самоперевірки

1. Назвіть основні методи захисту рослин.

2. У чому полягає завдання і значення агротехнічного методу в інтегрованих системах захисту рослин?

3. У чому полягає завдання і значення селекційно-генетичного методу в інтегрованих системах захисту рослин?

4. Яка суть і значення фізико-механічного методу захисту рослин?

5. Які основні переваги біологічного методу захисту рослин?

6. У чому полягає завдання і значення хімічного методу в інтегрованих системах захисту рослин?

7. Дайте визначення пестицидів. Як поділяються пестициди за об’єктом застосування та механізмом токсичної дії на шкідливі організми?

8. Назвіть способи застосування пестицидів.

9. Які основні переваги і недоліки хімічного методу захисту рослин?

10. Як використовують досягнення біотехнології у захисті рослин?

 

 

РОЗДІЛ 3

ЗАГАЛЬНІ ПРИНЦИПИ І ТЕХНОЛОГІЯ ІНТЕГРОВАНОГО

ЗАХИСТУ РОСЛИН

 

Етапи розвитку та актуальні завдання інтегрованого захисту

Рослин

У XIX та першій половині XX століття основна роль у боротьбі зі шкідниками відводилася механічному методу. Широко практикувався безпосередній ручний збір шкідливих комах у садах, на городах, у полі, а згодом використовувалися також найпростіші пристосування: сачки, марлеві волоки для вилову метеликів, посіви обкопували ловильними канавками, що затримували міграцію жуків та гусениць.

Застосування паризької зелені проти колорадського жука в США у 1867 р. (автор пропозиції невідомий) стало початком роз­витку хімічного методу боротьби зі шкідниками рослин. До кінця XIX століття асортимент інсектицидів, призначених для отруєння жуків і гусениць, поповнився іншими миш'яковими препаратами, сполуками фтору, хлористим барієм, а пізніше – препаратами рослинного походження, які використовували переважно проти попелиць, клопів (нікотин-сульфат, анабазин-сульфат). Для знищення щитівок та інших шкідників, зимуючі стадії яких знаходяться на поверхні штамбів і гілок плодо­вих дерев, рекомендувалися емульсії мінеральних масел.

Вивчення і застосування біологічного методу боротьби зі шкід­никами почалося у 1884 р. з програми інтродукції іноземних видів ентомофагів до США і Канади.

Розвиток цього напряму був зумовлений історичними особли­востями згаданих країн. Емігранти із Старого Світу везли з собою насіння, саджанці, живці рослин, з якими потрапляли в нові регіони різні види шкідників. Відсутність природних ворогів у складі місце­вої фауни створювала сприятливі умови для їх розмноження.

Разом із цим у 1925 р. в США С.Е.Фландерс розробив технологію масового розведення в лабораторних умовах паразита яєць шкідли­вих видів метеликів – трихограми, а в 1930 р. він мав вже механі­зовану фабрику і постачав фермерам понад 1 млн. особин паразита на добу. Застосування трихограми у колишньому СРСР розпочалося 1932 р.

Початок застосування агротехнічного методу боротьби зі шкід­никами було покладено працями Й.К.Пачоського (Херсон, 1900 р.) і продовжено дослідженнями ентомологів Полтавської сільськогос­подарської дослідної станції М.В.Курдюковим, О.В.Знаменським у 1911 р.

Виявлення паразитичних мікроорганізмів – збудників хвороб сіль­ськогосподарських культур та встановлення шляхів їх поширення створили передумови для наукової розробки агротехнічних і хіміч­них заходів захисту рослин від інфекційних хвороб. У 1885 р. П.Мілярде (Франція) вивчив фунгіцидну дію бордоської рідини, у 1905 р. А.Б.Кордлі запропонував сірчано-вапняний відвар. Ці пре­парати здобули загальне визнання і використовуються ще і в наш час. Згодом було запропоновано такий захід, як знезаражування насіння спочатку зернових культур від збудників сажкових хвороб, а потім й інших культур. Використовували препарати міді, миш'яку, ртуті.

Перший етап розвитку галузі захисту рослин характеризується застосуванням окремих заходів, які проводили у разі виявлення загро­зи від того чи іншого шкідника або хвороби, але в деяких випадках такі заходи не давали задовільних результатів.

Подальшим кроком на шляху підвищення ефективності захисту посівів і насаджень було наукове обґрунтування концепції системного підходу до боротьби зі шкідниками, розробленого В.М.Щеголевим. У 1933 р. він писав, що системою заходів називається весь комплекс способів захисту рослин від пошкоджень, об'єднаних у єдине ціле, які проводяться в певній послідовності у просторі й часі. Комплекс заходів за В.М.Щеголевим включає такі методи: організаційно-господарські, у тому числі добір стійких сортів, механічні, фізичні, хімічні й біологічні.

Подальшим прогресом теоретичних і практичних розробок у галузі хімічного методу захисту рослин можна назвати появу в середині XX століття принципово нових пестицидів – речовин орга­нічного синтезу. Було винайдено ефективні засоби захисту від багатьох видів шкідників і фітопатогенних грибів, а також покладено початок застосуванню хімічного методу боротьби з бур'янами. Асортимент пестицидів постійно вдосконалювався, а масштаби їх застосування у сільському господарстві, особливо гербіцидів, продовжують зроста­ти в усіх країнах світу.

У зв'язку з високою ефективністю інсектицидів нового поколін­ня відпала потреба у застосуванні трудомістких засобів знищення популяції шкідників, як це передбачалося системами заходів, розробленими у 30-х роках.

Захист рослин набув однобічного підходу, що ґрунтувався на застосуванні пестицидів. Але незабаром виявилася потенційна і реальна небезпека негативних екологічних та гігієнічних наслідків розсіювання великої кількості шкідливих для людини і тварин речовин у навколишньому середовищі. Знову зріс інтерес до біологічного методу боротьби зі шкідниками, проте надії на його розвиток як альтернативи хімічному не виправдалися.

Штучне розведення і сезонна колонізація ентомофагів до цього часу обмежуються удосконаленням технології використання трихо­грами, а спроби інтродукції іноземних ентомофагів – ворогів видів, завезених з інших регіонів, зокрема колорадського жука, каліфор­нійської щитівки, виявилися безперспективними.

З 1970 року в ентомологічній літературі рекомендуються заходи щодо збереження і збагачення природної фауни ентомофагів в агроценозах, але за законом екологічної піраміди при переході з одного трофічного рівня до іншого у ланцюгу живлення потік енергії зменшується в середньому на порядок. Енергетичний рівень для існування ентомофагів майже в 10 разів менший, ніж для шкідників, до того ж фітофаги мають значну перевагу перед ентомофагами, оскільки людина, вирощуючи куль­турні рослини для себе, водночас забезпечує в достатку кормовими ресурсами рослиноїдних комах.

Оцінюючи роль агротехнічного методу, слід враховувати, що рослини і комахи-фітофаги є компонентами первинної підсистеми біоценозу, вони адаптувалися до однакового оптимуму життєвого середовища: те, що сприятливо для рослин, те добре і для комах, що існують за їхній рахунок. Створення агрозаходами таких умов, щоб одна частина збалансованої екологічної системи процвітала, а інша гину­ла, не має теоретичного обґрунтування.

Неможливість повністю вирішити проблему боротьби зі шкідли­вими організмами біологічними й агротехнічними методами та необхідність обмежити екологічну і гігієнічну небезпеку широко­масштабних обробок сільськогосподарських угідь токсичними речо­винами відродили ідею використання в захисті рослин комплексу різних заходів. На початку 60-х років в американській літературі з'явилося позначення такого комплексу терміном «інтегрована бо­ротьба» (Рей Сміт та ін.). Визначення цієї концепції було сформу­льоване робочою групою експертів ФАО у звіті, опублікованому в 1967р.: «Інтегрована боротьба – система управління шкідливими організмами в контексті зв'язку з навколишнім середовищем і динамікою популяцій шкідливих видів, яка використовує всі мо­жливі засоби та методи і стримує шкідливу популяцію на рівні нижче економічної шкоди».

Сучасна інтегрована система заходів ґрунтується на застосуванні агротехнічного, хімічного і біологічного мето­дів захисту рослин. Головною концепцією є оптимізація хімічного методу на основі критеріїв доцільності застосування пестицидів з ураху­ванням чисельності популяції шкідників, наявності ентомофагів, ступеня стійкості сортів проти пошкодження шкідниками й уражен­ня збудниками хвороб. У технології захисту рослин значну увагу необхідно приділяти фітосанітарному стану посівів. Сигналізація строків проведення за­хисних заходів розглядається як важлива частина цієї технології. Тому в технологічних схемах обстежувальні роботи з ви­явлення шкідливих організмів відіграють важливу роль.

Інтегрований захист вимагає більш глибоких біологічних знань у галузі взаємовідносин у системах рослина-живитель-паразит, кормова рослина-шкідник-навколишнє природне середовище на популяційному і біологічному рівнях, які вивчаються спеціаль­ними дисциплінами.

Інтегрований захист передбачає також зменшення масштабів використання пестицидів за рахунок доступних нехімічних методів і засобів, які дають змогу значно зменшити чисельність попу­ляцій шкідників, збудників хвороб і бур'янів. Він, таким чином, є основою управління фітосанітарним станом посівів і насаджень сільськогосподарських культур, складовою частиною комплексу за­ходів для управління рівнем продуктивності та якості продукції. Інтегрований захист насамперед передбачає проведення профі­лактичних заходів, що сприяє зменшенню загального використання пестицидів і пестицидного навантаження на одиницю площі. Раці­ональне використання пестицидів передбачає їх застосування в той період, коли шкідливі організми перебувають у найбільш чутливій до них фазі.