1 АНАЛИТИЧЕСКИЙ ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ
1.1 Классификация и краткая характеристика фунгицидов
Фунгициды – химические препараты для защиты сельскохозяйственных культур от патогенных грибов и бактерий – возбудителей болезней растений (Ганиев М. М., 2013).
В зависимости от характера действия на возбудителей заболеваний фунгициды разделяют на защитные (профилактические) и лечебные (искореняющие). Защитные фунгициды подавляют главным образом репродуктивные органы патогена и действуют на возбудителя до заражения растений. Лечебные фунгициды действуют на вегетативные, репродуктивные органы патогенна, а также на их зимующие стадии, вызывая угнетение или гибель возбудителей после заражения растений. Некоторые лечебные препараты способны инактивировать токсины патогенна или изменять обмен веществ растений, повышая их устойчивость к заболеваниям. Это препараты иммунизирующего (терапевтического) действия – хемотерапевтанты (Дубовицкая Л. К., 2018).
По характеру распределения относительно растения фунгициды подразделяются на препараты контактного и системного действия. Контактные препараты действуют на возбудителя болезни при контакте на поверхности пораженного органа растения. Продолжительность действия контактных фунгицидов определяется временем нахождения их на поверхности растений в эффективных количествах и в значительной мере зависит от метеорологических условий. Системные фунгициды усваиваются растением, переносятся в нем, тем самым предупреждая заражение всего растения или уничтожая внедрившихся в него возбудителей заболевания. В то же время при нанесении этих веществ на семена они создают токсичную для патогенов концентрацию во всем развивающемся растении в течение длительного времени. Продолжительность действия системных препаратов в меньшей степени зависит от метеорологических условий и в основном определяется скоростью и характером их метаболизма. Характер использования фунгицидов определяется природой их действия на защищаемое растение, физико-химическими свойствами, а также биологическими особенностями возбудителей.
В зависимости от производственного назначения их подразделяют на: протравители семян, препараты для обработки почвы, обработки растений в период покоя (искореняющие опрыскивания) и препараты для обработки растений в период вегетации (Попов С. Я., 2003).
Фунгициды, применяемые для обработки семян, называются протравителями, а процесс обработки семян – протравливанием. Протравливание семян и посадочного материала является одним из наиболее целенаправленных, экономичных и экологичных мероприятий по защите растений от болезней. Многие фитопатогены передаются через семенной и посадочный материалы. Протравливание так же предохраняет растения от болезней, возбудители которых находиться в почве.
Современный ассортимент (системные, комбинированные протравители) и их новые препаративные формы позволяют безопасно проводить обработку семян (водный раствор, водная суспензия, концентрат суспензии и другие формы с пленкообразователями) и защитить растения от трудноискоренимых болезней.
Контактные протравители семян и посадочного материала:
1) Производные дитиокарбаминовой кислоты – действующее вещество тетраметилтиурамдисульфид (тирам) обладает контактным действием. Из этой группы соединений применяют единственный фунгицид — тирам, на основе которого выпускают препараты ТМТД, 40%-ные ВСК и ТПС. Препарат устойчив при хранении, нелетуч, стойкий пестицид, разлагается в биологических средах до нетоксичных компонентов в течение до двух лет.
2) Фенилпирролы – новый класс фунгицидов, обладающий высокой эффективностью против ряда патогенов, защищающий не только от семенной инфекции, но и предотвращающий заражение вегетативных органов от таких заболеваний, как снежная плесень, корневые гнили и др. Механизм действия связан с процессами, происходящими в клетках возбудителя на этапе мембранного процесса, что исключает вероятность появления резистентности патогенов к этим соединениям.
3) Производные изоксазола – представлены единственным фунгицидом — гимексазол, на основе которого выпускают контактный препарат «Тачигарен», 70%-ный СП.
Системные фунгициды для обработки семян и посадочного материала. Представлены значительным количеством классов химических соединений:
1) Азолы – наиболее широко представленная группа системных протравителей семян и посадочного материала. Большинство фунгицидов этой группы применяют для обработки растений, но в то же время используют как протравители.
2) Производные бензимидазола – эти фунгициды отличаются эффективностью против болезней вегетативных органов, а также комплекса фитопатогенов, передающихся семенами, поэтому они находят широкое применение и как протравители семян.
3) Карбоксамиды предназначены в основном для протравливания семян, высокоэффективны против всех видов головни. Фунгицидная активность препаратов этой группы обусловлена способностью накапливания карбоксамидов в отдельных частях клеток растений и нарушения жизненно важных процессов в тканях грибов.
3) Дикарбоксимиды характеризуются специфической избирательностью против патогенов, вызывающих гнили растений (стеблей, корней, корзинок, ягод, луковиц). Обладают контактным и частично системным действием. Механизм действия связан с торможением прорастания спор и блокированием роста мицелия патогенов. Для теплокровных животных и полезных насекомых безопасны.
4) Фениламиды являются системными фунгицидами защитного и искореняющего действий, эффективны против почвенной и семенной инфекций ложномучнисторосяных грибов и патогенов, вызывающих корнеед всходов сахарной свеклы.
Контактные протравители не действуют на патогены, находящиеся внутри семян (пыльная головня пшеницы, ячменя и др.), а к системным препаратам быстро появляется резистентность многих фитопатогенов. Поэтому в современном ассортименте преобладающее место занимают комбинированные протравители, превосходящие по эффективности простые препараты (Ганиев М. М., 2013).
Обработка семян (протравливание) – важный прием в технологии возделывания сельскохозяйственных культур. Он обеспечивает: защиту семян от внешней и внутренней инфекции; защиту проростков от почвенной инфекции; защиту всходов от болезней и почвенных вредителей; повышение энергии прорастания и всхожести семян; увеличение корнеобразования; повышение естественного иммунитета растений; оптимальную густоту посева; повышение урожайности (Пикушова Э. А. и др., 2012).
Обработка семян фунгицидами может проводится заблаговременно (за 15–90 дней) или перед посевом (1–15 дней). Заблаговременная обработка семян продлевает стадию покоя. Это особенно важно знать, когда обрабатывают только что убранные семена. При заблаговременном протравливании влажность семян не должна меняться. Обработанные семена должны храниться в сухом помещении. Зерновые культуры хорошо переносят заблаговременное протравливание, зернобобовые и овощные обычно протравливают перед посевом, так как некоторые из них плохо переносят эту процедуру (горох, соя, бобы, морковь) (Лухменев В. Н., 2012).
Набор фунгицидов, существующий в настоящее время, обеспечивает защиту сои от основных вредоносных болезней. Действующие вещества, входящие в состав препаратов для защиты от болезней сои, позволяют защитить растения от широкого круга возбудителей. Проведение протравливания семян снижает развитие фузариозных корневых гнилей и болезней, передающихся семенами. Совсем недавно на рынке появились трехкомпонентные препараты (Бенефис, МЭ) и препараты на основе азоксистробина (Дэлит Про, КС). Эти и ряд других протравителей позволяют снижать развитие корневых гнилей в среднем на 70%, против аскохитоза при раннем его проявлении эффективность препаратов может достигать 52-75%. Сохраненный урожай от применения протравителей достигал в среднем 7-11%.
Среди болезней, развивающихся на растениях в период вегетации, наиболее вредоносными на сое являются антракноз, аскохитоз, септориоз, церкоспороз и пероноспороз. Высокое их развитие может приводить к существенному недобору урожая культуры. Достаточно эффективно снижают развития болезней 1- или 2-кратные обработки препаратами Ракурс, СК (эпоксиконазол и ципроконазол); Винтаж, МЭ (дифеноконазол и флутриафол); Оптимо, КЭ (пираклостробин) и Спирит, СК (азоксистробин и эпоксиконазол). Эффективность от применения этих фунгицидов составляет в среднем 70%. Наличие в составе препарата Спирит азоксистробина позволяет защищать от ложной мучнистой росы, которая более вредоносна на Дальнем Востоке (Волкова Г. В., 2017).
Применение всех фунгицидов требует неукоснительного соблюдения регламентов и технологий, так как в случае их нарушения отмечается развитие устойчивых видов вредных организмов, загрязнение окружающей среды, пищи и кормов, отрицательное влияние на полезную фауну, флору и человека. Для повышения культуры земледелия необходимо внедрение научно обоснованного комплекса мероприятий, направленных на рациональное использование химических средств защиты растений, что будет способствовать снижению потерь урожая и получению высококачественной продукции.
1.2 Экологические проблемы применения фунгицидов
Интенсивные технологии возделывания сельскохозяйственных культур подразумевают широкое использование минеральных, органических удобрений и химических средств защиты растений для получения высоких урожаев. Загрязнение окружающей среды экотоксикантами заставило по-новому взглянуть на проблемы химизации сельскохозяйственного производства (Харина С.Г., 2004).
В биосфере циркулирует огромное число ксенобиотиков техногенного происхождения, многие из которых имеют исключительно высокую токсичность. Это так называемые суперэкотоксиканты, т.е. вещества представляющие наибольшую опасность для человека. К ним относятся нитрозамины, многие хлор- и фосфорсодержащие пестициды, ртуть, свинец, кадмий. Эти вещества, являющиеся потенциальными мутагенами и канцерогенами, опасны тем, что они могут накапливаться в живых организмах и передаваться по трофическим цепям (Майстренко В.Н., Хамитов Р.З., Будников Г.К., 1996).
Методы анализа пестицидов в объектах окружающей среды сложны, дороги, трудоемки. Отсутствие полной информации об экотоксикологических свойствах пестицидов – главная причина приуменьшения их опасности (Лебедева Г.Ф., Агапов В.И., Благовещенский Ю.Н. и др., 1990). Нельзя не обратить внимания на неблагоприятные последствия применения ядохимикатов, поскольку не существует нетоксичных для человека пестицидов. По данным американских ученых, 60% всех гербицидов, 90% фунгицидов и 30% инсектицидов вызывают опухоли у животных (Изомеров Н.Ф., Саноцкий И.В., Сидоров К.К., 1977). Многие из пестицидов помимо высокой токсичности обладают ярко выраженными кумулятивными свойствами, последствия которых проявляются в изменении иммунологического статуса организма, мутагенном и тератогенном действии (Яблоков А.В., 1989).
Свободный или слабо связанный хлор никогда не встречался в природе. Поэтому некоторые его соединения вызывают у живых организмов непредсказуемые реакции. Обострение экологической ситуации в ряде регионов России во многом связано с недооценкой опасности высокотоксичных хлорорганических пестицидов. Большинство хлорорганических пестицидов крайне медленно разлагается и передается по пищевым цепям, накапливаясь в опасных количествах в живых организмах. Для млекопитающих, как и для птиц хлорорганические пестициды особенно опасны способностью воздействия на репродуктивную функцию. Проникновение хлорорганических пестицидов в эмбрионы определяет загрязнение организма потомства и понижение их жизнеспособности. Импактное загрязнение хлорорганическими пестицидами может вызвать как гибель животных, так и патологию внутренних органов: печени, почек, сердца, роговых покровов, а также мутагенез, эмбриотоксические эффекты (Майстренко В.Н., Хамитов Р.З., Будников Г.К., 1996).
Пестициды, нитрозамины относятся к химическим веществам, увеличивающим заболеваемость животных лейкозом (Москалик Р.С., Николаева А.В., Агон Г.К. и др., 1990). Химические канцерогены действуют подобно излучению, активизируя вирус, и одновременно подавляют иммунную и другие системы организма животных (Мата Ж., 1983).
Пестицидное загрязнение почв ощутимо ослабляет их естественные биоресурсные функции. Поэтому при откорме крупного рогатого скота на пастбищах, подверженных загрязнению, удои молока снижаются на 10-15%, а прирост веса у животных уменьшается на 20-40% (Разумихин Н.В., 1987). Импактное загрязнение природной среды экотоксикантами приводит к увеличению их концентрации в теле млекопитающих, причем она возрастает с возрастом животных. Эти соединения, накапливающиеся в жировой ткани, передаются через плаценту и с молоком матери потомству (Tаnаbе S., Каnnаn N., Sаbrаmаniаn А., 1965).
Основную роль в детоксикации пестицидов играют почвенные микроорганизмы. В результате их жизнедеятельности органические химические вещества разлагаются до нетоксичных метаболитов. Однако и сами средства защиты растений могут оказывать токсичное воздействие на многие виды микроорганизмов, изменяя один из основных показателей почвенного плодородия – количественный и качественный состав «живого вещества» почвы.
Последствие массового применения пестицидов проявляется в самых различных формах, из которых наиболее серьезные – гибель полезных форм организмов и появление вредных видов, устойчивых к действию пестицидов. Живые организмы в почве находятся во взаимодействии в пределах популяции и биоценозов. Обеднение биоценоза вследствие концентрации в почве различных химических соединений, обладающих высокой биологической активностью может вызвать нежелательные сдвиги в биосфере. Попадая на растения и в почву, пестициды во многих случаях как прямо, так и косвенно могут нарушать биологическое равновесие в микробных сообществах, определяющих активность биологических процессов и плодородие почвы (Клинщаре А.А., 1983).
По данным В.Г. Минеева, Е.Х. Ремпе (1990) для объективной оценки действия систематического внесения пестицидов на микрофлору почвы важно знать условия, при которых они используются: это агрохимические, агрофизические и биологические свойства почвы, степень ее гумусированности, гранулометрический состав, применение минеральных и органических удобрений. Внесение системы удобрений и гербицидов в течение 24 лет под возделываемые культуры севооборота привело к снижению численности аммонифицирующих бактерий в 3-17 раз, целлюлозоразрушающих микроорганизмов в 2,1-5,7 раза. На этом фоне происходило увеличение процентного содержания актиномещетов и грибов, т.е. происходил сдвиг в микробоценозе целлюлозоразрушающих микроорганизмов, повышалась токсичность почвы.
В то же время в работе О. В. Енкиной (1975) в условиях Тамбовской области на выщелоченном малогумусном сверхмощном тяжелосуглинистом черноземе не выявлено влияния трефлана на численность микроорганизмов и их активность в почве.
Установлено, что наиболее значительно меняется активность микроорганизмов в слое почвы 0-10 см в течение 50 дней после обработки. В естественных биоценозах лиственно-сосновых молодняках обработка 2.4-Д в дозе 1,5 кг/га в начальный период привело к снижению физиологической активности дождевых червей, уменьшению симбиотических связей с микроорганизмами (Козловская Л.С., 1976).
Многие авторы указывают на отрицательное воздействие гербицидов на микрофлору почвы. В условиях дерново-подзолистых почв развитие аммонификаторов, нитрификаторов и целлюлозных микроорганизмов угнетается. Кроме того, меняется соотношение между физиологическими группами микроорганизмов (Меренюк Г. В.; Тарков М. И., 1972; Зубец Т. П., 1973; Зименко Т. Г.; Самсонова А. С.; Коваленко Н. А.; Мисник А. Г.,1980; Николаева Н. Г.; Букур Г. Г., 1980). Качественные и количественные изменения в составе почвенного органического вещества за счет резкого снижения растительных остатков вызывает перестройку микробного сообщества.
В основе микробного метаболизма лежит работа ферментов, которые катализируют все биохимические реакции и являются интегральной частью круговорота элементов питания в почве. Использование показателей ферментативной активности дает возможность быстро и качественно установить изменения, происходящие в экологическом статусе агрогенно преобразованных почв, в том числе и после использования фунгицидов (Алексеева А. А., Фомина Н. В., 2015).
Ферменты играют важнейшую роль в биохимических процессах, происходящих в почве, а также определяют стабильность ее некоторых экологических функций (Добровольский Г. В., Никитин Е. Д., 2012). В почве присутствуют и функционируют системы ферментов, последовательно осуществляющих биохимические реакции, которые являются основой большинства процессов синтеза и превращения веществ (Заварзин Г. А., 2014). Известно, что эффективное плодородие почвы напрямую связано с ее ферментативной активностъю, следовательно определение их активности позволяет судить о направленности происходящих в почве биохимических процессов.
Существенно изменился и ассортимент фунгицидов. С 1992 г. прекращено применение ртутьорганического протравителя семян – гранозана. Наряду с традиционными неорганическими соединениями меди и серы, дитиокарбаматов в ассортимент фунгицидов добавились такие группы новых высокоэффективных веществ, как бензимидазолы, триазолы, аналоги стробилурина, дикарбоксимиды, имидазолы, оксазолы, пиримидинамины, фепилпирролы и другие соединения.
Несмотря на постоянное совершенствование ассортимента химических средств, в результате которого препараты с неблагоприятными санитарно-гигиеническими параметрами заменяются более совершенными, отвечающими современным требованиям, тем не менее, они могут оказывать определенное негативное воздействие на защищаемые растения и на весь агроценоз в целом.
1.3 Нормативно-правовое регулирование в области обращения с пестицидами
Пестициды являются биологически активными соединениями и, вследствие нарушения регламентов обращения с ними представляют опасность для окружающей среды, здоровья людей, животных, растений, имуществу, снижают качество пищевых продуктов (Артемова О. В., 2016; (Студенникова Н. С. и др., 2017). Работники сельскохозяйственного производства подвергаются воздействию пестицидов при изменяющихся их концентрациях и комбинированном поступлении в организм через органы дыхания, кожные покровы и желудочно-кишечный тракт. Работники могут быть подвергнуты непродолжительному воздействию токсичных концентрированных пестицидов при приготовлении рабочих растворов и менее токсичных рабочих растворов и остатков пестицидов при последующих работах и в контакте с обработанными растениями и оборудованием, что приводит к увеличению заболеваний костно-мышечной системы (пояснично-крестцовые остеохондрозы), органов дыхания (бронхиты, пневмонии), желудочно-кишечные (язвенная болезнь 12-перстной кишки), кожи и подкожной клетчатки (аллергический дерматит, абсцессы), заболевание крови (железодефицитная анемия) (Небытов В. Г., 2009). В настоящее время крайне обострилась проблема хранения, утилизации, запрещенных к применению пестицидов вследствие многочисленных реорганизаций сельхозпредприятий и смены собственников. Среди устаревших пестицидов имеются обезличенные препараты, ртутьсодержащие протравители семян, хлорорганические соединения, отнесенные Стокгольмской конвенцией к стойким органическим загрязнителям. Неудовлетворительное техническое и санитарное состояние складов, условий хранения пестицидов создает потенциальную опасность для жизни и здоровья людей, животных, загрязнения атмосферы, почвы и водных источников. При хранении на складах большого ассортимента пестицидов имеет место негативное действие на работников сложного комплекса загрязнителей. Имеются примеры фальсифицированной и контрафактной продукции на российском рынке пестицидов, нерешены вопросы утилизации контрафактных пестицидов. С учетом тенденции увеличения объемов применения пестицидов в сельском хозяйстве необходимо последовательное снижение до приемлемого уровня риска воздействие опасных биологических агентов и химических веществ на сельскохозяйственных животных, растения и среду их обитания, а также на сельскохозяйственное сырье, продукцию сельскохозяйственного производства, пищевой и перерабатывающей промышленности.
Необходимость государственного регулирования безопасного обращения пестицидов обусловлена тем, что при несоблюдении регламентов их применения они могут представлять собой опасность для окружающей среды, здоровья людей и животных, растений, продукции сельского и лесного хозяйства.
Российская Федерация формирует нормативно правовую базу, регулирует общественные, правовые, производственные, трудовые и другие отношения в сфере обращения с пестицидами и агрохимикатами, которые реализованы в Федеральном законе № 109-ФЗ от 19.07.1997 (ред. 30.12.2020) «О безопасном обращении с пестицидами и агрохимикатами».
В соответствии с Конституцией Российской Федерации, каждый гражданин имеет право на труд в условиях, отвечающих требованиям безопасности и гигиены (п. 3 ст. 37); на охрану здоровья и медицинскую помощь (п. 1 ст. 41); на благоприятную окружающую среду и достоверную информацию о её состоянии и на возмещение ущерба, причиненного его здоровью или имуществу экологическим правонарушением (ст. 42).
Правовые основы безопасного труда, исходящие из Конституции РФ, содержатся в преамбуле ФЗ «О безопасном обращении с пестицидами и агрохимикатами», который устанавливает правовые основы обеспечения безопасного обращения с пестицидами, в том числе с их действующими веществами, а также с агрохимикатами в целях охраны здоровья людей и окружающей среды. Реализация этого положения означает приоритетную деятельность, направленную на сохранение здоровья и жизни человека при воздействии на него опасностей.
Однако закон не регулирует отношения, связанные с производством, ввозом в Российскую Федерацию аналитических стандартов, образцов пестицидов и агрохимикатов, порядок их транспортировки, применения, хранения в целях проведения регистрационных испытаний, в научно-исследовательских целях, использования в личном подсобном хозяйстве. В законе отсутствуют нормы права, регулирующие использование пестицидов в чрезвычайных фитосанитарных ситуациях в сельском хозяйстве и безопасного обращения с пестицидами ограниченного использования. Отсутствует правовой механизм, устраняющий излишние ограничения для предпринимательства связанные с вывозом пестицидов и агрохимикатов не зарегистрированных в Российской Федерации, но зарегистрированных в стране импортере. Законодательно не урегулированы положения, исключающие государственную регистрацию отдельных видов и категорий продукции, применяемых в сельском хозяйстве в качестве пестицидов или агрохимикатов. В законе не в полном объеме представлены требования безопасности к некоторым моментам оборота пестицидов и агрохимикатов (например, к перевозке автомобильным, железнодорожным, водным и воздушным транспортом, к способам утилизации, к расходам по их уничтожению, к ввозу и к работе с новыми пестицидами и агрохимикатами) (Небытов В. Г., 2017).
Согласно Постановлению Правительства Российской Федерации от 12 июня 2008 года № 450 (ред. от 28.12.2020) «О Министерстве сельского хозяйства Российской Федерации» (с изм. и доп., вступ. в силу с 06.01.2021), также являющегося актом, составляющим основу нормативного правового регулирования в сфере обращения агрохимикатов и пестицидов, указанное министерство и осуществляет ведение государственного каталога пестицидов и агрохимикатов, разрешенных к применению на территории России.
