Біологічний захист рослин від бур'янів - зарубіжний і вітчизняний досвід

Впро­довж ос­танніх 30 років роз­роб­лені нові підхо­ди до біологічно­го ме­то­ду бо­роть­би з бур’яна­ми, а са­ме ви­ко­ри­с­тан­ня па­то­ген­них мік­­ро­ор­ганізмів, ко­мах-фіто­фагів, мі­­ко­гербіцидів. Роз­роб­ле­но еко­логічно без­печні гербіци­ди на ос­нові мікроб­них ток­синів: біало­фос, ба­с­та, мітоксіфе­рон та інші. Важ­ли­вим відкрит­тям, що має не ли­ше те­о­ре­тич­не, а й прак­тич­не зна­чен­ня, ста­ли досліджен­ня біологічних за­собів кон­тро­лю за до­по­мо­гою рос­лин­них па­то­генів. Про­во­дять­ся по­шу­ки біологічних ан­та­гоністів бур’янів і роз­гля­да­ють­ся спо­со­би їхньо­го ви­ко­ри­с­тан­ня для за­хи­с­ту куль­тур­них рос­лин. Вив­ча­ють­ся мож­ливість ви­ко­ри­с­тан­ня комбінації спе­цифічних не­кро­т­роф­них і біот­роф­них па­то­генів для кон­тро­лю стійких до дії гербіцидів пев­них видів бур’янів. Ши­ро­ко вив­чається мож­ливість за­сто­су­ван­ня в якості гербіцидів про­дуктів життєдіяль­ності мікро­ор­ганізмів. Так, за­сто­су­ван­ня ток­синів замість гербіцидів за­без­пе­чує їхню швид­ку іна­кти­вацію в ґрунті, вибірковість дії, не­ве­ликі та зво­ротні зміни у тка­ни­нах куль­тур­них рос­лин.

Зо­к­ре­ма, досліджен­ня­ми ос­тан­нь­о­го де­ся­тиріччя до­ка­за­но, що ефек­тив­ни­ми в об­ме­женні чи­сель­ності бур’янів є за­сто­су­ван­ня фіто­па­то­ген­них та інших мікро­ор­ганізмів. Па­то­генні мікро­ор­ганізми для змен­шен­ня шкідли­вості бур’янів ста­ли за­сто­со­ву­ва­ти че­рез те, що бу­ло не мож­ли­во знай­ти до­сить спе­цифічних для цьо­го без­хре­бет­них. Та­ким чи­ном, ви­ко­ри­с­тан­ня мікро­ор­ганізмів виз­на­не пер­спек­тив­ним, цей на­пря­мок ши­ро­ко досліджу­ють у ба­га­ть­ох країнах.

На дум­ку провідних ка­надсь­ких фіто­па­то­логів, ви­ко­ри­с­тан­ня па­то­ген­них ор­ганізмів для кон­тро­лю бур’янів має при­наймні дві пе­ре­ва­ги у порівнянні із за­сто­су­ван­ням ко­мах:

1.  більша спе­цифічність;
2. мож­ливість ви­ко­ри­с­тан­ня шля­хом зви­чай­но­го об­при­с­ку­ван­ня у період найбільш ураз­ли­вої фа­зи рос­ту бур’яну. Фіто­па­то­генні мікро­ор­ганізми чис­ленні і різно­манітні, лег­ко по­ши­рю­ють­ся й адап­ту­ють­ся у но­вих стаціях, не повністю зни­щу­ють шкідли­вий вид, не впли­ва­ють на теп­ло­кров­них тва­рин і лю­ди­ну, ба­га­то з них підда­ють­ся на­гро­ма­д­жен­ню in vitro.

Фітопестициди

Ос­таннім ча­сом зріс інте­рес до фіто­пе­с­ти­цидів — ре­чо­вин рос­лин­но­го по­хо­д­жен­ня, які мож­на ви­ко­ри­с­то­ву­ва­ти для кон­тро­лю шкідників і хво­роб рос­лин, а, зо­к­ре­ма фіто­гербіцидів, для пригнічен­ня бур’янів.

До біологічних ме­тодів бо­роть­би з бур’яна­ми відно­сять­ся але­ло­па­тич­не про­по­лю­ван­ня (але­ло­па­тичні ан­та­гоністи) і си­де­ра­ти: гірчи­ця біла, редь­ка олійна, ріпак. Так, ви­ко­ри­с­тан­ня проміжних і післяж­нив­них посівів ріпа­ку, гірчиці або редь­ки олійної як си­де­раль­них до­б­рив дає мож­ливість зни­зи­ти за­бур’яненість посівів на­ступ­них куль­тур сівозміни на 35–40%. Ви­яв­ле­но ба­га­то видів рос­лин, які про­ду­ку­ють от­руйні для бур’янів ре­чо­ви­ни. Рос­ли­ни, по суті, є при­род­ни­ми «хімічни­ми за­во­да­ми», що ви­роб­ля­ють у не­об­ме­же­но­му асор­ти­менті бо­танічні пе­с­ти­ци­ди. Відо­мо, на­при­клад, що ко­ре­неві виділен­ня ко­но­пель, жи­та згуб­но діють на пирій, прак­тич­но повністю зни­щу­ю­чи йо­го у посівах більшості по­льо­вих куль­тур. У посівах цих куль­тур та­кож ги­нуть такі бур’яни, як бе­рез­ка, осот, щи­ри­ця. 

Од­ним із ме­тодів кон­тро­лю бур’янів є се­лекція сортів рос­лин, здат­них пригнічу­ва­ти бур’яни за­вдя­ки особ­ли­во­с­тям своєї архітек­тоніки.

Мікрогербіциди

У США про­мис­ловість ви­пу­с­кає два міко­гербіци­ди — девін і ко­ле­го. Впер­ше у світі біогербіцид Collega ство­ре­но на ос­нові Colletotricum sp. Він за­без­пе­чує за­ги­бель од­норічно­го бур’яну гірча­ка бе­рез­ко­вид­но­го на 95%. Та­кож ком­панія «Мон­сан­то» у співробітництві з фірмою «Міко­ген» підго­тов­лю­ють до ви­пу­с­ку на ри­нок ще один пре­па­рат на ос­нові гри­ба — каст, що при­зна­че­ний для об­ме­жен­ня чи­сель­ності бур’яну касії у посівах сої.

У зв’яз­ку з тим, що у посівах частіше спо­с­терігається зміша­ний тип за­бур’янен­ня, дія од­но­го гриб­но­го па­то­ге­на мо­же бу­ти об­ме­же­на. До­сяг­нен­ня у га­лузі біотех­но­логії при­вер­та­ють ува­гу до мікро­ор­ганізмів як по­тенційних дже­рел при­род­них про­дуктів, які ма­ють гербіцид­ну дію та доз­во­ля­ють роз­роб­ля­ти про­мис­лові тех­но­логії їхньо­го  от­ри­ман­ня.

На ос­нові похідних аміно­кис­лот, про­ду­ко­ва­них ак­ти­номіце­та­ми, в Японії роз­роб­ле­но ме­тод про­мис­ло­во­го ви­роб­ництва — біало­фо­су — пре­па­ра­ту з ши­ро­ким спе­к­т­ром дії, а в ФРН — глю­фо­си­на­ту (ба­с­та). Ме­та­боліт анісоміцин по­слу­жив мо­дел­лю для син­те­зу більш ак­тив­но­го пре­па­ра­ту кай­а­ме­то­ну. Цей пре­па­рат, у пер­спек­тиві, бу­де за­про­по­но­ва­но до за­сто­су­ван­ня у сільсько­му гос­по­дарстві.

У США під час вив­чен­ня спо­со­бу ут­во­рен­ня хло­рофілу у рос­ли­нах ви­яв­ле­но, що ре­чо­ви­ни, які бе­руть участь у син­тезі хло­рофілу, за пев­них умов мо­жуть спри­чи­ни­ти за­ги­бель де­я­ких видів рос­лин. Ре­чо­ви­на, яка має гербіцид­ну дію, має виз­на­чен­ня «ла­зер­на», оскільки її дія про­яв­ляється під впли­вом со­няч­но­го світла. Ос­нов­ним ком­по­нен­том гербіци­ду є дель­та-аміно­ле­вуліно­ва кис­ло­та (АЛА). АЛА — при­род­на спо­лу­ка, яка вхо­дить до скла­ду рос­лин­них і тва­рин­них клітин. Во­на бе­ре участь у фор­му­ванні те­т­рапіролів — спо­лук з ви­со­кою чут­ливістю до світла, під дією яких ут­во­рюється хло­рофіл. У зви­чай­них умо­вах рос­ли­ни ут­во­рю­ють та­ку кількість те­т­рапіролів, яка повністю йде на ут­во­рен­ня хло­рофілу. Під час ут­во­рен­ня над­лиш­ку те­т­рапіролів під дією світла відбу­вається ре­акція, у якій ки­сень пе­ре­тво­рюється у на­дак­тив­ний вільний ра­ди­кал, що по­шко­д­жує стінки рос­лин­них клітин. Наслідком цих про­цесів є за­ги­бель рос­лин.

Посіви об­роб­ля­ють АЛА до на­стан­ня те­м­ря­ви. Вночі гербіцид ад­сор­бується бур’яна­ми. Під йо­го дією з’яв­ляється над­ли­шок те­т­рапіролів, ча­с­ти­на яких на світан­ку під впли­вом со­няч­но­го проміння бе­ре участь в ут­во­ренні мо­ле­кул хло­рофілу. Їхній над­ли­шок всту­пає у ре­акцію, що окис­лює тка­ни­ни. Внаслідок руй­ну­ван­ня клітин­них мем­б­ран витікан­ня клітин­ної ріди­ни рос­ли­ни зне­барв­лю­ють­ся і ги­нуть уп­ро­довж 3–4 го­дин.

Гриби

Ще в 1920 р. А. По­та­пов відмічав, що рос­ли­ни осо­ту по­льо­во­го, ура­жені іржа­с­тим гри­бом пук­цинією, по­сту­по­во за­си­ха­ли ще до цвітіння і не ут­во­рю­ва­ли насіння. Іржа (Puccinia svalvolescens) по­шко­д­жує осот ро­же­вий, вик­ли­ка­ю­чи відми­ран­ня май­же 80% па­гонів. 

 За­сто­су­ван­ня фу­заріуму вовчко­во­го має ве­ли­ке зна­чен­ня в півден­них об­ла­с­тях на посівах ба­ш­тан­них куль­тур. Ток­сичні шта­ми, ви­ве­дені з гри­ба фу­заріум вовчко­вий (Fusarium orobanche) і вне­сені у ґрунт під час сівби ба­ш­тан­них куль­тур, а та­кож тю­тю­ну і ма­хор­ки, ура­жа­ють во­вчок ще на стадії ко­ре­не­вих на­ростів (жов­на). Для об­ме­жен­ня по­ви­тиці вив­чав­ся гри­бок (Alternaria), виділе­ний на по­ви­ти­цях. Об­при­с­ку­ван­ня спо­ра­ми гриб­ка ефек­тив­не тоді, ко­ли на рос­ли­нах дов­го зберіга­ють­ся крап­ли­ни зі спо­ра­ми.

Вче­ни­ми Інсти­ту­ту бо­таніки ім. Хо­лод­но­го впер­ше в Ук­раїні про­во­ди­ла­ся ро­бо­та з ви­яв­лен­ня й вив­чен­ня фіто­па­то­ген­них грибів ка­ран­тин­но­го бур’яну ам­б­розії по­ли­но­ли­с­тої. У ре­зуль­таті на ам­б­розії по­ли­но­листій ви­яв­ле­но хво­ро­бу, збуд­ни­ком якої є мікро­скопічний гриб — облігат­ний па­ра­зит Рhyllachora атbrоsіае (Derc. et M.A.Curt.) Sazt. (Phyllachorales, Ascomyzetes). Пло­дові тіла (конідіоми і ас­ко­ми) гри­ба Рh. атbrоsіае ви­яв­лені на жи­вих ли­ст­ках та інших ве­ге­та­тив­них ор­га­нах ам­б­розії. Ура­жені рос­ли­ни че­рез пев­ний час повністю за­си­ха­ють.

Гірча­ко­ва іржа, по­трап­ля­ю­чи на рос­ли­ни гірча­ка зви­чай­но­го, вик­ли­кає по­яву світлих плям (міцеліїв. Ці пля­ми че­рез декілька днів пе­ре­тво­рю­ють­ся у не­ве­ликі бо­ро­дав­ки (ку­лясті уре­до­с­по­ри), які під час ви­си­пан­ня за­ра­жу­ють й інші рос­ли­ни. Підви­ще­на во­логість і зни­же­на тем­пе­ра­ту­ра повітря спри­я­ють роз­вит­ку за­хво­рю­ван­ня. В ура­же­них рос­лин за­три­мується ріст сте­бел, листків, квіток, насіння фор­мується не­по­вноцінним, а ча­с­ти­на рос­лин і зовсім не пло­до­но­сить.

Ура­жу­ють­ся різни­ми ви­да­ми іржі ли­ст­ки мо­ло­чаю, пирію, сто­ко­ло­су. За спо­с­те­ре­жен­ня­ми вітчиз­ня­них дослідників, саж­ка по­шко­д­жує суцвіття мишію, вівсю­га, бро­му­су жит­нь­о­го, гу­маю, сви­но­рию, па­жит­ниці п’ян­кої і льо­но­вої, гірча­ка шор­ст­ко­го та ін. Вив­чається мож­ливість пригнічен­ня за до­по­мо­гою саж­ки мишію си­зо­го та гірча­ка шор­ст­ко­го.

У Все­російсько­му НДІ мікробіології Я.П. Ху­дя­ков виділив ґрун­тові гри­би Aspergillus clavatus, Botrytis cinerea, Fusarium sp., Chomopsis sp. і одер­жав пер­спек­тивні куль­ту­ри В-1, В-2, С-7, об­при­с­ку­ван­ня яки­ми галь­мує про­ро­с­тан­ня насіння бур’янів.

Віруси

Не за­ли­ша­ють­ся по­за ува­гою вче­них та­кож і мож­ли­вості ви­роб­ни­чо­го за­сто­су­ван­ня вірусів. У та­ких бур’янів, як осот ро­же­вий, ро­маш­ка не­па­ху­ча, чи­с­тець бо­лот­ний, суцвіття ча­с­то зе­леніють, і на них ут­во­рю­ють­ся на­ро­с­ти. Це по­шко­д­жен­ня вик­ли­кається віру­са­ми і мо­же пе­ре­да­ва­ти­ся як че­рез ко­ре­не­ву си­с­те­му, так і на­зем­ним шля­хом. Мо­заїчне за­хво­рю­ван­ня відмічається та­кож у де­я­ких видів ло­бо­ди, кро­пи­ви. У клітин­но­му со­ку за­ра­же­них рос­лин знай­де­но вірусні ча­с­ти­ни сфе­рич­ної фор­ми. Де­які бур’яни є проміжни­ми жи­ви­те­ля­ми вірус­них хво­роб і спри­я­ють їхньо­му по­ши­рен­ню, внаслідок чо­го мо­жуть бу­ти ура­жені та­кож куль­турні рос­ли­ни, що є не­доліком цьо­го ме­то­ду і по­тре­бує до­дат­ко­вих досліджень.

Се­ред чис­лен­них бак­терій і грибів є ви­ди, про­дук­ти обміну яких мож­на ви­ко­ри­с­то­ву­ва­ти про­ти бур’янів без не­га­тив­но­го впли­ву на куль­турні рос­ли­ни і живі ор­ганізми.

На півдні і осе­ред­ка­ми на сході Ук­раїни по­ши­ре­ний шкідли­вий ка­ран­тин­ний бур’ян — ам­б­розія по­ли­но­ли­с­та. Не­зва­жа­ю­чи на за­сто­су­ван­ня аг­ро­технічних і хімічних спо­собів бо­роть­би, ця рос­ли­на за­вдає знач­ної шко­ди посівам і роз­пов­сю­д­жується далі на північ і захід. Ам­б­розія не тільки зни­жує вро­жайність куль­тур­них рос­лин і погіршує якість уро­жаю, але й вик­ли­кає алергічне за­хво­рю­ван­ня ди­халь­них шляхів і ле­генів у лю­дей.

На­уковці Зо­о­логічно­го інсти­ту­ту РАН та Все­російсько­го інсти­ту­ту за­хи­с­ту рос­лин знай­ш­ли шкідни­ка ам­б­розії — ам­б­розієву сов­ку — ме­те­ли­ка, подібно­го до молі. Її гу­се­ниці жив­лять­ся ви­ключ­но ли­ст­ка­ми ам­б­розії. Про­ве­дені досліди по­ка­зу­ють, що ам­б­розію мо­же зни­щу­ва­ти ам­б­розієва сов­ка (Tarochidia candefacta Hubn) і ам­б­розієвий ли­с­тоїд (Zygogramma saturalis), зовні схо­жий на ко­ло­радсь­ко­го жу­ка. Їх спеціаль­но роз­во­дять і ви­пу­с­ка­ють на площі, які засмічені ам­б­розією. До­б­ре при­сто­со­ва­ним до еко­логічних умов сте­по­вої зо­ни ви­я­вив­ся ам­б­розієвий ли­с­тоїд. Цей мо­но­фаг мо­же зни­щи­ти 100% рос­лин ам­б­розії. 

Про­ти ам­б­розії по­ли­но­ли­с­тої та­кож мож­на ви­ко­ри­с­то­ву­ва­ти кліщі, ко­ма­хи, віру­си. Так, ли­чин­ки не­справжнь­о­го сло­ни­ка роз­ви­ва­ють­ся на насінні тільки цьо­го бур’яну, жив­лять­ся у йо­го чо­ловічих суцвіттях і тут же за­ляль­ко­ву­ють­ся. До­рослі жу­ки жив­лять­ся пил­ком. У цих суцвіттях роз­ви­вається і сло­ник три­го­но­ри­ну­са, у стеб­лах жи­вуть га­лиці, а на ли­ст­ках, ге­не­ра­тив­них ор­га­нах і точці рос­ту — сов­ки та­ра­хидії, які да­ють за весь літній період 3–4 по­коління. Гу­се­ниці ме­те­ли­ка та­ра­хидії (сов­ки ам­б­розієвої) мо­жуть повністю з’їда­ти ли­ст­ки цьо­го бур’яну.

Ли­ст­ки бе­рез­ки по­льо­вої до­б­ре поїда­ють жу­ки і ли­чин­ки ру­до­го бе­рез­ко­во­го щит­ни­ка. Жу­ки про­гри­за­ють ок­руглі от­во­ри або краї, а ли­чин­ки —   пе­ре­важ­но м’якоть ли­ст­ка і не зачіпа­ють ниж­ньої шкірки. Най­кращі умо­ви для роз­вит­ку цьо­го шкідни­ка ство­рю­ють­ся у першій по­ло­вині літа в умо­вах до­стат­нь­о­го освітлен­ня й во­ло­ги.

Фітофаги

Мо­ло­ди­ми ли­ст­ка­ми осо­ту по­льо­во­го, ло­пу­ха па­ву­ти­ни­с­то­го і бу­дя­ка охо­че жив­лять­ся ли­чин­ки зе­ле­но­го щит­ни­ка. По­шко­д­жені ним рос­ли­ни відста­ють у рості й цвітуть на 1,5–2 місяці пізніше, ніж нор­мальні. Щи­то­но­с­ки да­ють од­не по­коління на рік, зи­му­ють у стадії жуків під рос­лин­ни­ми решт­ка­ми на кра­ях полів, у лісо­сму­гах, на по­лях після бу­ряків, со­няш­ни­ку.

Вовчко­ва муш­ка фітоміза (Phytomyza orobanchia) відкла­дає яй­ця в стеб­ла та квітки вовчка. По­шко­д­же­ний во­вчок відми­рає, а той, що ви­жив, не пло­до­но­сить або дає не­схо­же насіння. За літо муш­ка дає в Ук­раїні 2–3 по­коління, а в Се­редній Азії — 4–5 за се­ред­ньої пло­до­ви­тості сам­ки 180–200 яєчок. Зи­мує муш­ка у стадії ля­ле­чок. Во­ни про­хо­дять діапа­у­зу в при­ко­ре­не­вих по­тов­щен­нях вовчка. Для роз­ве­ден­ня муш­ки фітомізи во­се­ни зби­ра­ють стеб­ла вовчка з підзем­ни­ми ча­с­ти­на­ми і, не об­тру­шу­ю­чи ґрунт, підсу­шу­ють та зберіга­ють у про­хо­лод­но­му (+1,5–3 С°) й су­хо­му приміщенні. На­весні при се­редній тем­пе­ра­турі +22–23 С° стеб­ла вовчка в па­пе­ро­вих або поліети­ле­но­вих мішеч­ках розвішу­ють на по­лях, го­ро­дах, ба­ш­та­нах. Муш­ка фітоміза не по­шко­д­жує тю­тюн і ма­хор­ку, оче­вид­но, че­рез їхній за­пах.

Жук-дов­го­но­сик (Smicronyx jungermannia) в умо­вах Вірменії по­шко­д­жує од­но­стовпчи­ко­ву по­ви­ти­цю. По­шко­д­жується від 32 до 59% ку­бел по­ви­тиці, а в куб­лах — від 66 до 87% суцвіть. Та­кож дов­го­но­си­ки, по­пе­лиці, зер­ноїди та інші ко­ма­хи по­шко­д­жу­ють різні ви­ди по­ви­тиці.
 
У США та Ав­ст­ралії для зни­щен­ня у посівах звіро­бою ви­ко­ри­с­то­ву­ють де­я­ких ли­с­то­г­ри­зу­чих ко­мах і ко­ре­неїдів, за­ве­зе­них з Англії та Франції. Ефек­тив­ним у США ви­я­ви­ло­ся й за­сто­су­ван­ня дов­го­но­си­ка для об­ме­жен­ня чи­сель­ності бу­дя­ку, яко­го та­кож за­ве­зе­но з Євро­пи.

Інші варіанти

Для зни­щен­ня бур’янів мож­на та­кож за­лу­ча­ти птахів. Де­які ви­ди ка­чок до­б­ре поїда­ють зернівки про­са ри­со­вид­но­го. Після зби­ран­ня вро­жаю во­се­ни та взим­ку в де­я­ких країнах дикі кач­ки кряк­ви хар­чу­ють­ся насінням цьо­го бур’яну і май­же повністю йо­го з’їда­ють. У країнах, де ви­ро­щу­ють цу­к­ро­ву тро­с­ти­ну, з давніх-да­вен ви­па­са­ли в міжряд­дях гу­сей, які з’їда­ли бур’яни.

У Ки­таї та Японії для зни­щен­ня бур’янів у посівах ри­су ви­ко­ри­с­то­ву­ють певні по­ро­ди риб. Більш ши­ро­ко з цією ме­тою за­сто­со­ву­ють­ся ко­ма­хи.

У де­я­ких країнах для очи­щен­ня ґрун­ту від насіння бур’янів ви­ко­ри­с­то­вується со­няч­на енергія (со­ля­ри­зація). Щоб по­си­ли­ти по­гли­на­ю­чу здатність верх­нь­о­го ша­ру ґрун­ту, йо­го на­кри­ва­ють муль­чу­ю­чою поліети­ле­но­вою плівкою.

Висновки

Роз­г­ля­нуті біологічні ме­то­ди бо­роть­би з бур’яна­ми, на жаль, ще не знай­ш­ли ши­ро­ко­го за­сто­су­ван­ня у ви­роб­ництві й не мо­жуть бу­ти по­кла­дені в ос­но­ву за­ходів для змен­шен­ня за­бур’яне­ності полів. Проте са­ме інте­г­ро­вані си­с­те­ми за­хи­с­ту дають простір для вмілого, не­стан­дарт­ного поєднан­ня біологічних і хімічних за­собів за­хи­с­ту. 

І. Стор­чо­ус, канд. с.-г. на­ук

Інформація для цитування

Біологічний метод контролю бур`янів — зарубіжний та вітчизняний досвід / І. Сторчоус// Спецвипуск ж. Пропозиція. Біозахист та біопрепарати — актуальна перспектива. / — 2017. — 16-20