Защита растений

Защита растений (З.р.) — отрасль с.-х. науки, разрабатывающая методы и приёмы борьбы с болезнями, вредителями, сорняками с.-х. культур и лесных пород, а также система мероприятий в сельском и лесном хозяйствах по предотвращению и устранению ущерба, причиняемого растениям вредными организмами. Задача З. р. — не только уничтожить вредные организмы или ограничить их деятельность, но и предусмотреть время их появления и возможные масштабы распространения, а также предупредить расселение особо вредных организмов из одних стран и районов в другие. З. р. основывается на данных ряда агрономических (земледелие, растениеводство, селекция, агрохимия, агрофизика, с.-х. фитопатология и энтомология и др.), зоологических и ботанических (главным образом систематика, анатомия, морфология, экология, география растений и животных) дисциплин, генетики, биохимии и физиологии растений и животных и др. З. р. тесно связана с метеорологией и климатологией; химией и физикой, дающими основу для химических и биофизических методов борьбы; гигиеной и токсикологией, изучающими прямое и косвенное действие пестицидов на растительные и животные организмы, и др.

Ежегодный ущерб, наносимый вредителями и болезнями с.-х. культурам, по данным организации по продовольствию и сельскому хозяйству ООН (ФАО), составляет примерно 20-25% потенциального мирового урожая продовольственных культур. Поэтому роль З. р. в увеличении производства и сохранении с.-х. продуктов огромна.

Вред, приносимый растениям болезнями и вредителями, был известен человеку ещё в глубокой древности. Так, в ассирийских клинописях и египетских фресках (3-е тыс. до н. э.) упоминается об опустошительных налётах пустынной саранчи; у древних греческих и римских писателей находят описания ржавчины, головни, рака деревьев и др. болезней, считавшихся проявлением «гнева божьего». В начале 18 в. делаются попытки классификации болезней растений (французский ботаник Ж. Турнефор). Во 2-й половине 18 в. многочисленными опытами доказывается заразность многих болезней (в России — А. Т. Болотов, во Франции — А. Тиллет, в Италии — Ф. Фонтана, в Дании — Я. Фабрициус и др.). Во 2-й половине 19 в. немецким учёным А. де Бари, русским — М. С. Ворониным и др. были открыты новые виды фитопатогенных грибов, изучены их морфология, особенности развития. С 19 в. появляются также работы обобщающего характера о вредных насекомых. Огромные убытки, нанесённые экономике многих стран во 2-й половине 19 в. вредными насекомыми и болезнями (филлоксера, саранча, фитофтороз картофеля и др.), вызвали необходимость централизации их изучения и разработки мер борьбы с ними. В разных странах появляются государственные бюро, департаменты, управления по энтомологии и фитопатологии, организуются научно-исследовательские работы. В США в 1853 учреждается должность энтомолога штата, с 1888 появляются энтомологические станции.

В России в конце 70-начале 80-х гг.19 в. организуются постоянно действующие Одесская и Харьковская энтомологические комиссии; в 1887 впервые учреждается должность губернского энтомолога, в 1894 при Департаменте земледелия создаётся Бюро по энтомологии, которым заведовал И. А. Порчинский, много сделавший по организации З. р. в стране.

С 1904 возникают энтомологические станции в Киеве, Воронеже, Харькове, Ставрополе, Ташкенте и др.; при некоторых с.-х. опытных станциях организуются отделы энтомологии. Фитопатологические исследования в 1903-07 проводит Центральная фитопатологическая станция при Петербургском ботаническом саде; с 1907 при Департаменте земледелия учреждают Бюро по микологии и фитопатологии. К 1916 в России насчитывалось 30 учреждений по З. р.

В конце 19 — 1-й половине 20 вв. были открыты тысячи новых видов фитопатогенных грибов, бактерий, вирусов, нематод (русские учёные А. А. Ячевский, Д. И. Ивановский, И. Л. Сербинов, Г. К. Бургвиц, американские — Э. Смит, У. Стэнли и др.); изучаются видовой состав главнейших вредителей, их биология и физиология. В основе фитопатологических и энтомологических исследований лежат принципы и методы экологии и биоценологии. Совершенствуются меры борьбы с вредными организмами. Развиваются агротехнические, биологические, химические, биофизические и др. методы борьбы, включающие как способы прямого уничтожения вредных организмов, так и косвенные воздействия через факторы среды, растения-хозяина или комплекс др. организмов, связанных в развитии с вредителями или др. патогенами. Русскими учёными Н. М. Кулагиным, Н. В. Курдюмовым и др. впервые выдвигается принцип комплексного дифференцированного использования методов З. р. и прежде всего профилактических, дающих, как правило, наибольший успех.

Агротехнический метод З. р. основан на использовании общих и специальных приёмов агротехники, с помощью которых создают экологические условия, неблагоприятные для развития и размножения вредных организмов и повышающие самозащитные свойства растений. Впервые этот метод применил в начале 20 в. русский энтомолог Н. В. Курдюмов. Развитию его способствовали работы русских учёных А. А. Ячевского, А. И. Борггардта, Т. Д. Страхова, В. Н. Щёголева, немецких — П. Зорауэра, Г. Гаснера, американских — Г. Кейта, Р. Спрейга, швейцарского — Э. Гоймана и др. Важнейшая роль отводится правильным севооборотам, т.к. бессменное культивирование какого-либо однолетнего растения вызывает накопление вредителей и возбудителей заболеваний. Снижение их численности во многих случаях осуществляется также и системой обработки почвы. Например, пожнивное лущение стерни и последующая зяблевая вспашка способствуют уничтожению возбудителей многих заболеваний и зимующих вредных насекомых; вспашка и культивация благоприятствуют деятельности хищных насекомых (жужелиц и др.), уничтожающих живущих в почве вредителей. Велико значение сортировки и очистки семян. выращивания здорового посадочного материала, своевременного удаления выбракованных или заболевших растений, удаления пожнивных остатков, борьбы с сорняками. Посев с.-х. культур в оптимальные сроки позволяет избежать совпадения уязвимых фаз развития растений с периодами максимальной активности вредителей. Внесение удобрений благоприятствует лучшему развитию растений и повышает их устойчивость к повреждениям. Решающим фактором борьбы с многими вредителями, например вредной черепашкой на пшенице, является ранняя уборка урожая, а при раздельной уборке — минимальный разрыв между косовицей и уборкой валков. Оптимальный агротехнический уход за растениями значительно повышает эффективность всех лечебно-истребительных мер.

К числу важнейших способов борьбы с вредителями и болезнями относятся выведение и возделывание непоражаемых сортов культурных растений. Большой вклад в изучение проблемы иммунитета растений внесли Н. И. Вавилов, А. А. Ячевский, П. Г. Чесноков, И. Д. Шапиро, Т. И. Федотова (СССР), И. Эриксон (Швеция), Э. Стэкмен (США), Д. Карбоне, К. Арнауди (Италия) и др. Вслед за созданием первых сортов хлопчатника и коровьего горошка, устойчивых к фузариозному увяданию (США), во многих странах были выведены тысячи сортов разнообразных культур, часто с комплексной устойчивостью к нескольким болезням и вредителям. Например, в СССР созданы сорта картофеля, устойчивые к раку и фитофторозу, сорта подсолнечника — к ржавчине, заразихе и подсолнечной огнёвке, сорта пшеницы, табака и др. культур с комплексной устойчивостью к ряду болезней и вредителей.

Биологический метод З. р. основан на использовании хищных и паразитических насекомых (энтомофагов), хищных клещей (акарифагов), микроорганизмов, нематод, птиц, млекопитающих и др. для подавления или снижения численности вредных организмов. Первые успешные опыты использования полезных насекомых были осуществлены в Китае (применение хищных муравьев против гусениц и др. вредителей). В 1855 американский энтомолог А. Фитч попытался акклиматизировать в США одного из паразитов пшеничного комарика. Более активные и широкие исследования начинаются в конце 19 в. В США против вредителей, завезённых из др. стран, интродуцируют и акклиматизируют энтомофагов: из Австралии в Калифорнию для борьбы с австралийским желобчатым червецом — хищного жука родолию (1888), с мучнистыми червецами — криптолемуса (1892); в начале 20 в. из Европы и Японии интродуцируют комплекс энтомофагов непарного шелкопряда. К 70-м гг. 20 в. в США из 520 видов завезённых энтомофагов акклиматизировалось 115. Развитие биологического метода в США связано с именами учёных Ф. Е. Фландерса, С. П. Клаузена, Ф. Г. Симмондса и др. Подобные работы ведутся в Канаде. Начало аналогичным исследованиям в России положено И. И. Мечниковым (1879), использовавшим гриб — возбудитель зелёной мускардины против хлебного жука и свекловичного долгоносика. Важное значение имели работы И. М. Красильщика, И. А. Порчинского, И. В. Васильева, Н. В. Курдюмова, И. Я. Шевырёва, В. П. Поспелова, Н. А. Теленга и др. учёных. Методы применения паразитов и хищников вредных насекомых в СССР различны. Эффективны в борьбе с вредителями, завезёнными из др. стран, интродукция и акклиматизация энтомофагов, ограничивающих их численность на родине. Например, с помощью завезённого (1931) из Австралии хищного жука родолии ликвидированы очаги австралийского желобчатого червеца; с помощью завезённого (1926, 1930) из США паразита афелинуса ведётся эффективная борьба с красной кровяной тлёй. Местные виды энтомофагов используются методом сезонной колонизации. Например, разводят в специальных биолабораториях и затем выпускают на посевы паразита яйцееда трихограмму против вредных совок, плодожорок и шелкопрядов; жука криптолемуса против мучнистых червецов на цитрусовых культурах и виноградниках; псевдафикуса против червеца Комстока; хищного клеща фитосейулюса против паутинных клещей в теплицах и т.д.

Для борьбы с вредителями с.-х. культур в ряде стран используют также и патогенные для них грибы, бактерии и вирусы. В СССР налажено (1962) производство бактериального биопрепарата энтобактерина, успешно применяемого против комплекса листогрызущих вредителей; в сочетании с пестицидами используют грибной биопрепарат боверин против колорадского картофельного жука и др.; изучаются и др. препараты. Разрабатываются методики накопления вирусов ядерного полиэдроза против непарного и соснового шелкопрядов, капустной совки и др., вирусов гранулёза против озимой и зерновой совок и др. вредителей. В США вирусные препараты используют против подгрызающих совок, люцерновой желтушки, соснового пилильщика, непарного шелкопряда и др. Ведётся также разработка биологического метода борьбы с болезнями растений и сорняками. В природе нередки случаи вторичного паразитизма, например грибов на грибах, вызывающих болезни растений. Так, на ржавчинных грибах часто паразитируют несовершенные грибы Tuberculina persicina и др., на мучнисторосяных Cicinnobolus cesatii. На основе почвенного сапрофитного гриба-антагониста триходермы создан (1962) биопрепарат триходермин, подавляющий при внесении в почву возбудителей болезней льна, зерновых культур и вилта хлопчатника. В ряде стран имеются большие достижения в использовании антибиотиков против болезней растений. Для борьбы с сорняками, занесёнными из др. стран, ввозят и акклиматизируют уничтожающих их растительноядных насекомых. Так, в Австралии в 50-х гг. 20 в. на огромных площадях был уничтожен злостный сорняк кактус опунция с помощью завезённой из Америки кактусовой огнёвки; в США с помощью листоеда Chrisolina quadrigemina и златки Agrilus hyperici был уничтожен продырявленный зверобой и т.д. В СССР ведутся работы по акклиматизации врагов завезённого из Америки злостного сорняка амброзии и расселившегося из Средней Азии горчака ползучего. В СССР применяют микробиологический метод борьбы с крысами и мышевидными грызунами — искусственно заражают грызунов болезнетворными микробами, вызывающими губительные эпизоотии. В Австралии против кроликов используют вирус миксоматоза.

Химический метод З. р. основан на применении веществ, токсичных для вредных организмов. Получил особенно широкое развитие после 1945 благодаря большой эффективности, универсальности и простоте применения ряда химических препаратов. Во многих странах создана специальная отрасль промышленности — производство пестицидов, которых к 1970 насчитывалось несколько тысяч видов. В 20-30-х гг. в качестве инсектицидов применялись преимущественно соединения мышьяка и некоторые др. сильно ядовитые для человека и теплокровных животных химические препараты. На смену им после 1945 пришли органические синтетические соединения типа ДДТ, гексахлорана и др., а в 60-е гг. — фосфорорганические, хлор- и азотсодержащие соединения избирательного действия. Избирательность действия пестицидов устанавливают на основе изучения физиологических процессов, например метаморфоза, специфических для организма насекомых. Начинают получать практическое применение препараты, оказывающие на насекомых действие, аналогичное действию их специфических гормонов, например линочных и ювенильных. На смену ртутным протравителям семян и посадочного материала пришли новые, безопасные; уменьшаются масштабы использования медьсодержащих препаратов. Ассортимент гербицидов насчитывает десятки препаратов из различных классов химических соединений, позволяющих бороться с сорняками в посевах почти всех с.-х. культур.

Широкое и одностороннее применение пестицидов во многих странах вызвало ряд нежелательных последствий: загрязнение почвы и природных вод, появление форм вредителей, устойчивых к пестицидам, накопление пестицидов в продуктах питания и т.д. Поэтому во всём мире принимаются меры, ограничивающие использование пестицидов: устанавливаются предельно допустимые нормы остаточных количеств пестицидов в продуктах питания и последние сроки химических обработок и др. В СССР запрещено использование диеновых соединений (альдрина и дильдрина), почти всех препаратов мышьяка, ДДТ и др. Изыскиваются безвредные препараты, рационализируются способы их применения (сверхмало-объёмные опрыскивания, уменьшающие загрязнение экосистемы; предпосевная обработка семян и посадочного материала, наименее опасная для энтомофагов и опылителей и др.). Использование пестицидов строго регламентируется Государственной комиссией по химическим средствам борьбы с вредителями, болезнями растении и сорняками при министерстве сельского хозяйства СССР. Развитие химического метода З. р. связано с именами Р. Д. О’Бриена, Дж. Г. Хорсфолла, Р. Л. Меткалфа (США), Э. Ю. Спенсера (Канада), Г. Мартина (Великобритания), Г. Унтерстенхёфера (ФРГ), Г. Д. Угрюмова, А. И. Несмеянова, А. М. Ильинского и др. (СССР).

Механический метод З. р. (использование заградительных и ловчих канавок, ловчих поясов, различных приспособлений для вылова вредителей и т.д.), в прошлом игравший важную роль, из-за большой трудоёмкости и недостаточной эффективности применяется ограниченно.

Современные успехи в развитии биологии, физики, химии открывают новые перспективы и в области поисков более совершенных методов и средств З. р. В США, СССР, ЧССР и др. странах интенсивно разрабатывается биофизический метод З. р., основанный на использовании физических агентов — радиоактивных и тепловых излучений, ультразвука, света и др. Практическое применение находят гамма-излучения для стерилизации насекомых и получения штаммов микроорганизмов с повышенной вирулентностью (для биологической борьбы), различные источники света для вылова насекомых и сигнализации появления их в природе. Привлекают всеобщее внимание методы самоистребления насекомых, приводящие к быстрому и часто полному искоренению вредных видов. Эти методы основаны на искусственном разведении и выпуске в природу стерильных или генетически неполноценных рас вредителя, преимущественно самцов, дающих после спаривания с нестерилизованными особями бесплодное потомство. Стерилизация осуществляется с помощью гамма-излучений, некоторых химических соединений, в частности антиметаболитов, алкилирующих соединений, антибиотиков, и иногда теплового воздействия. Этим способом на о. Кюрасао в Карибском море и в США (во Флориде, Джорджии и Алабаме на площади 17,5 млн. га) был уничтожен опасный паразит скота — муха Callitroga hominivorax. В СССР ведётся работа по стерилизации яблонной плодожорки, озимой и хлопковой совок, гороховой и фасолевой зерновок, амбарного долгоносика и др. вредителей. Получают развитие исследования кормовых и половых аттрактантов (привлекающих веществ), а также репеллентов и антифидингов (отпугивающих веществ).

Во 2-й половине 40-х гг. 20 в. в связи с выявлением отрицательной стороны химического метода усилилось внимание к т. н. интегрированной З. р., под которой в узком смысле понимают сочетание химических и биологических методов в целях максимального сохранения полезных энтомофагов, в более широком — рациональное сочетание всех методов при построении дифференцированных систем защитных мероприятий. Конечная цель интегрированной З. р. — постепенная замена пестицидов биологическими методами, регламентация применения пестицидов, изыскание химических средств избирательного действия. Этот комплекс широко применяется в Канаде и США (главным образом Калифорнии) для защиты плодовых, некоторых полевых, овощных культур и люцерны.