Устойчивых к гербицидам биотипов опасных сорняков все больше. Что делать?
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.
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.
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.
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.
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…
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»
Подписи к фото
Михаил Колупаев в лаборатории искусственного климата
Устойчивый биотип дурнишника после гербицидной обработки в Казахстане
Сбор семян устойчивого биотипа дурнишника в Казахстане
Исследования щирицы из Саратовской области. Обработка лабораторным опрыскивателем, имитирующим полевые условия
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.
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.
