В современном растениеводстве проблема редко бывает только в борьбе с одним противником. Фермеры и агрономы часто сталкиваются с целым рядом стрессоров, которые могут подорвать иммунитет растений и (или) снизить урожайность посевов. Один из самых сложных сценариев – необходимость применения химических средств защиты растений в то время, когда растения одновременно испытывают значительный абиотический стресс, такой как засуха, жара, заболачивание или засоление, а часто и их совокупность в течение сезона.
Применение ХСЗР в таких условиях – тонкое искусство. Те самые препараты, которые призваны спасти урожай, при неправильном применении могут стать дополнительным источником стресса, что приводит к фитотоксичности, снижению эффективности приёма и финансовым потерям. Ниже представлен всесторонний обзор стратегий и рекомендаций по применению различных классов ХСЗР в условиях абиотических стрессов.
Понимание состояния растения: почему стресс меняет всё
Абиотический стресс вызывает фундаментальные физиологические изменения в растении:
- Закрытие устьиц. Во время засухи (под атмосферной засухой понимают значительный по сравнению с нормой недостаток осадков в течение длительного времени при одновременно высокой температуре воздуха и пониженной его влажности или экстремальной жары. Засуха в России относительно часто наступает в бассейне р. Дон, в нижнем и частично среднем течении р. Волги, в Предкавказье, в Прикаспии, на юге Западной Сибири. Реже она происходит в Центральных районах Европейской территории, в Бурятии и Центральной Якутии. Наиболее продолжительными засухи бывают в зоне с полуаридным климатом. Климат сухих степей, полупустынь и пустынь в данном случае не рассматривается) растения закрывают устьица для экономии воды. Это резко снижает поглощение системных СЗР, действие которых зависит от активности метаболизма.
- Замедление метаболизма. Рост растений и метаболические процессы замедляются. Это влияет на транспортировку и активацию системных продуктов внутри растения.
- Утолщение кутикулы. Чтобы уменьшить потерю влаги, растения (особенно марь (!) быстро формируют более толстый восковой слой, создавая физический барьер для испарения влаги и проникновения препаратов.
- Ослабленная защита. Растение, находящееся в состоянии стресса, изначально более слабое, что делает его более уязвимым к вторичным инфекциям и нападению вредителей, даже при уже проведённых обработках.
- Повышенная чувствительность к стресс-факторам. Клетки растения уже находятся под абиотическим стрессом, что делает их гораздо более восприимчивыми к химическому ожогу (или к иному виду фитотоксичности) при применении ХСЗР.
Понимая это, рассмотрим далее антистресс-стратегии применения различных классов химических веществ.
химических веществ.
1. Применение фунгицидов в условиях абиотического стресса
Грибные заболевания часто используют абиотические стрессы в свою пользу. Например, засуха и дальнейшее неравномерное обильное увлажнение могут привести к образованию микроскопических трещин в корневой системе, что способствует развитию таких заболеваний, как склеротиниоз, фузариозное увядание, пепельная гниль и вертициллёз; и, напротив, осадки, перемежаемые жарой, могут создать идеальную среду для развития мучнистых рос или ржавчин на надземной части.
Системные и контактные фунгициды
Системные фунгициды поглощаются и переносятся по ксилеме растения (строго снизу вверх). Они обеспечивают более длительную защиту и могут защитить новые побеги. Поскольку в условиях абиотических стрессов их транслокация внутри растений замедляется или даже отключается, эффективность системных препаратов значительно снижается. Препарат может оставаться на листе, не абсорбируясь, или не достигать места заражения. Примеры: триазолы (например, тебуконазол, пропиконазол), стробилурины (например, азоксистробин, трифлоксистробин), ингибиторы сукцинатдегидрогеназы (SDHI) (флуксапироксад, бензовиндифлупир, др.).
Контактные (защитные) фунгициды остаются на поверхности растения и создают защитный барьер. Они не абсорбируются растением, но требуют особенно тщательного покрытия. Преимущество в условиях стресса: поскольку они не зависят от физиологии, их основное защитное действие меньше подвержено влиянию стрессового состояния растения. Однако их легко смывают осадки, и они не оказывают постинфекционного (лечебного) действия. Примерами являются мультисайтовые действующие вещества, такие как хлороталонил, манкоцеб, медьсодержащие фунгициды.
Рекомендации по применению фунгицидов в стрессовых ситуациях
Избегайте смешивания в баке с адъювантами, такими как ПАВ или масла, которые могут усилить проникновение и увеличить риск фитотоксичности для тканей, испытывающих дефицит влаги. Триазолы способны оказывать ингибирующее действие в жару, что может привести к дополнительному стрессу для растения. Применяйте СЗР строго рано утром или поздно вечером, когда температура ниже, а стресс растений незначителен. Обеспечьте хорошее покрытие при опрыскивании.
Помните, что температура на поверхности листьев в безветренную погоду, как правило, на 5 градусов выше, чем температура окружающего воздуха!
- При тепловом стрессе (температура > 32 °C) применение любых СЗР в разной степени токсично для растений. Капли препарата могут действовать как увеличительное стекло, обжигая листья. Быстрое испарение может привести к такому же быстрому накоплению д.в. на поверхности листьев и, следовательно, к ожогам. В случае атмосферной засухи будьте особенно осторожны с продуктами на масляной основе (МД) или с бесконтрольным применением ПАВ.
- Стресс от засоления: растения, испытывающие солевой стресс, очень чувствительны. Приоритет – использование биопрепаратов. Биологические фунгициды могут быть отличным вариантом (например, Bacillus subtilis, Trichoderma asperellum). Они вызывают меньший химический стресс.
Избегайте максимальных доз любых химических фунгицидов, при этом не применяйте половинные (это уже риск резистентности!). Убедитесь, что вода для рабочего раствора сбалансирован по рН и имеет низкую жёсткость, чтобы избежать дополнительного накопления солей на поверхности листьев.
2. Рекомендации по применению инсектицидов в стрессовых ситуациях
Насекомые-вредители, как и болезни, часто являются вторичными стрессорами. Древоточцы атакуют ослабленные засухой деревья, а ущерб от вредителей с колюще-сосущим РО, таких как паутинные клещи, становится более серьёзным в жарких и сухих условиях.
Системные и контактные инсектициды
Системные инсектициды: абсорбируются и переносятся, делая растительную ткань токсичной для сосущих и грызущих насекомых. Примеры: неоникотиноиды (например, имидаклоприд, тиаметоксам), диамиды (например, хлорантранилипрол). Стрессовое воздействие: нарушение метаболизма в растении ограничивает поглощение и распределение.
Контактные инсектициды более эффективны в условиях абиотических стрессов и уничтожают насекомых при прямом контакте. К ним относятся кишечные яды, которые насекомому необходимо проглотить. Примеры: пиретроиды (например, лямбда-цигалотрин, бифентрин), ФОС (например, малатион), карбаматы и растительные масла. Преимущество в условиях стресса: действие проявляется немедленно и не зависит от физиологии растения.
Рекомендации, специфичные для стрессовых условий:
- Стресс, вызванный засухой, и вспышками паутинного клеща. Сценарий: засуха является основной причиной эпизоотии паутинного клеща (их естественные грибные патогены подавляются в засушливых условиях). Высокий риск: применение некоторых инсектицидов, особенно пиретроидов широкого спектра действия, в условиях засухи может привести к резкой вспышке популяции клещей. Эти д.в. убивают хищников (полезных насекомых) и могут стимулировать размножение клещей.
- Тепловой стресс: время обработки имеет решающее значение. Никогда не проводите опрыскивание в дневную жару. Насекомые часто менее активны, покрытие плохое из-за испарения, а риск фитотоксичности чрезвычайно высок.
Повышенный метаболизм вредителей: некоторые насекомые быстрее метаболизируют инсектициды при высоких температурах, что потенциально снижает эффективность препарата.
Летучесть: некоторые препараты могут улетучиваться при высоких температурах, что снижает их эффективность и может привести к сносу.
- Стресс от переувлажнения. Цель для вредителей: растения, находящиеся в состоянии стресса и переувлажнения, выделяют различные летучие соединения, которые привлекают древоточцев и других насекомых, повреждающих древесину.
Стратегия митигации: системные инсектициды, применяемые в виде инъекции в ствол или пропитки почвы до наступления стрессового события, могут обеспечить защиту. Внекорневая обработка, вероятно, будет неэффективной из-за плохого усвоения растениями и сложных полевых условий для опрыскивания.
Применение фунгицидов и инсектицидов в условиях абиотического стресса требует изменения подхода к обработке. Цель состоит не в максимизации эффективности, а в минимизации ущерба для культуры до тех пор, пока абиотический стресс не снизится.
Понимая сложное взаимодействие физиологии растений, окружающей среды и химии, производители могут принимать обоснованные решения, которые защитят как их урожай, так и прибыль в самых сложных условиях.
3. Применение регуляторов роста (ретардантов) в условиях стресса
Регуляторы роста действуют как гормоны созревания. Вызванный засухой стресс в растении заставляет его повышать концентрацию гормонов созревания. Поэтому внесение регуляторов роста во время засухи приводит к увеличению биологической редукции колосков!
Регулятор роста можно вносить только в благоприятную для роста и развития растений погоду и только при достаточном уровне увлажнения!
4. Применение гербицидов в условиях заморозков и засухи
Абиотический стресс, вызванный заморозками и засухой, оказывает глубокое воздействие на физиологические процессы растений, включая экспрессию генов, клеточный метаболизм, рост и развитие. Растения реагируют на стресс, активируя сложные сигнальные пути: кальциевую сигнализацию, активные формы кислорода (АФК), гормональные ответы. Адаптивные реакции растений (закрытие устьиц, скручивание листьев, изменения работы корневой системы и т.д.) направлены на выживание и замедление метаболизма и роста (таблица 1).
Таблица 1 - Влияние абиотических стрессоров на метаболизм растений
Влияние абиотического стресса на растения имеет прямые последствия для эффективности и безопасности применения гербицидов. Стресс снижает поглощение и транслокацию гербицидов, замедляет их метаболическую деградацию в культурных растениях и сорняках, а также изменяет чувствительность растений к действующим веществам.
Температура – ключевой фактор, влияющий на эффективность гербицидов. Она воздействует не только на биологические реакции растений, но и изменяет физические свойства препаратов. При принятии решения по обработке необходимо учитывать время на поглощение и температуру, при которой поглощение гербицида происходит оптимально (таблица 2).
Таблица 2 - Время эффективного поглощения и оптимальная температура для применения некоторых д.в. гербицидов
Второй фактор, на который следует обращать внимание в условиях абиотических стрессов, – ΔТ. Дельта Т определяется на психрометре как разница между температурой сухого и влажного термометров. Показатель напрямую связан со скоростью испарения воды и дает более точное представление о потенциале высыхания капель, чем просто относительная влажность.
В гербакритические периоды перед агрономом стоят две задачи:
- повышение эффективности гербицида;
- снижение негативного влияния гербицидов на культуру.
Причина снижения эффективности гербицидов – изменение физических свойств гербицидов и восприимчивости сорняков; причины повышения фитотоксичности – изменение метаболизма культурных растений, увеличение периода деградации гербицидов.
Рекомендации по митигации рисков при применении гербицидов на полевых культурах в случае прогнозирования заморозков представлены в таблице 4.
Таблица 4 - Рекомендации по применению гербицидов на полевых культурах при риске заморозков
Таблица 5 - Рекомендации по применению гербицидов на полевых культурах при риске засухи
Существенную роль в увеличении эффективности гербицидов в условиях низкой транслокации во время незначительных понижений или повышений температуры играют адъюванты. Их главная задача – быстрая транспортировка действующих веществ в зону активности. Не рекомендуется использовать адъюванты сразу после заморозков, сильной засухи, или непосредственно перед возникновением таких рисков, когда культура испытывает стресс (таблица 6).
Таблица 6 - Наиболее эффективные классы адъювантов для определенных классов д.в. гербицидов
Общие рекомендации по применению СЗР в условиях любого абиотического стресса
- Золотое правило: профилактика превыше всего. Лучшая стратегия – это здоровая, устойчивая культура. Оптимизируйте общее состояние почвы для смягчения абиотического стресса до его возникновения.
- Отдавайте приоритет обследованию. Применяйте СЗР только при достижении ЭПВ вредителей или болезней. Не подвергайте растения химическому стрессу без явной необходимости.
- Прочитайте этикетку. Затем прочитайте её ещё раз. Этикетка продукта – это закон. Она содержит (или должна содержать) важную информацию о нормах внесения, партнерах для баковой смеси и особые предупреждения о применении в стрессовых условиях.
- Скорректируйте время обработки. Опрыскивайте ранним утром (после высыхания росы) или поздним вечером, когда температура умеренная, влажность часто выше, а устьица растений могут быть более открытыми.
- Увеличьте объём рабочего раствора и улучшите качество воды. Используйте больший объём для лучшего покрытия и избегания «горячих» концентраций химикатов на листьях. Убедитесь, что вода для опрыскивания имеет нейтральный pH (6,5–7,0), чтобы предотвратить разложение препаратов, особенно в баковой смеси.
- Переосмыслите процесс составления многокомпонентных баковых смесей. Избегайте добавления адъювантов, таких как прилипатели или масла в условиях стрессов, за исключением случаев крайней необходимости и случаев, когда на этикетке указано, что это безопасно. Эти продукты могут значительно повысить риск фитотоксичности для растений, находящихся в состоянии стресса.
- Рассмотрите возможность использования биологических препаратов. В условиях лёгкого и умеренного стресса биологические пестициды (например, Bacillus thuringiensis для борьбы с насекомыми, Bacillus subtilis для борьбы с грибами) могут быть гораздо более безопасной и эффективной альтернативой, которая создаёт минимальный стресс для растений.
- Управляйте ожиданиями. Помните, что применение пестицидов в условиях сильного абиотического стресса практически никогда не будет столь же эффективным, как применение на физиологически здоровой, активно растущей культуре.
Анатолий ТАРАКАНОВСКИЙ, президент Союза фитопатологов, к.б.н.
Станислав БОРИСОВ, вице-президент Союза фитопатологов, к.с.-х.н.