Среди вредителей и возбудителей заболеваний растений имеются представители различных живых организмов, в том числе: насекомые, клещи, моллюски, нематоды (круглые черви), грибы, вирусы, растения-паразиты и т.п. Большое число фитопатогенных микроорганизмов и насекомых поражают картофель, кукурузу, злаки, бобовые, плодовые и овощные культуры, хлопчатник и лен.
Огромный ущерб сельскому хозяйству причиняют грызуны. Существенный ущерб наносят вредные насекомые и микроорганизмы, разрушая различные материалы: древесину, бумагу, изделия из хлопка, шерсти и шелка, каучук, резину, пластмассы, кожу и др. Особенно быстро идет разрушение неметаллических материалов в условиях влажного и теплого климата. Так, древесина и текстильные материалы из хлопка и шерсти в тропических условиях разрушаются в течение 1 – 2 месяцев. В тропиках может подвергаться порче даже оптическое стекло.
Большую опасность вредные насекомые, клещи и другие паразиты представляют и для животноводства, так как многие из них не только являются переносчиками инфекционных заболеваний, но также повреждают шкуру животного и причиняют ему беспокойство, вследствие чего уменьшаются надои молока и нагул мяса.
Ущерб же здоровью людей, наносимый различными вредными насекомыми и клещами – переносчиками инфекционных заболеваний, трудно переоценить, особенно, если вспомнить, что сравнительно недавно таким заболеванием, как малярия, на земном шаре было заражено более 100 млн. человек, а в некоторых районах нашей планеты эта болезнь и сейчас уносит ежегодно миллионы жизней. Серьезную опасность для человека представляют и такие болезни, как энцефалит, сыпной и возвратный тифы, сонная и слоновая болезнь и многие другие, переносчиками которых являются различные насекомые и паукообразные. Опасность усугубляется быстротой размножения насекомых. Так, комнатная муха при семи поколениях в сезон может дать потомство в 3,5·1022 особей, а кровяная тля за двадцать поколений в течение сезона может превратиться в 35·1020 особей. Только высокая смертность этих насекомых от различных причин не дает им возможности в полной мере накапливаться в природе.
Не менее велики потери сельского хозяйства и от сорных растений, которые отнимают влагу и питательные вещества, содержащиеся в почве, у культурных растений, затеняют культурные растения и мешают их нормальному росту, засоряют собранное зерно ядовитыми для человека и животных семенами и т.п. В некоторых случаях за счет развития сорных растений происходит полная потеря урожая. Так, 1 кг сорняков (в пересчете на сухое вещество) в течение сезона потребляет от 250 до 1000 л воды.
Борьба с различными вредными организмами имеет очень большое значение для сельского хозяйства, промышленности и здравоохранения.
Одним из наиболее удобных методов борьбы с вредными организмами является химический с применением различных препаратов.
К концу XIX столетия против вредных насекомых, болезней растений и сорняков применялось около 40 различных препаратов, среди которых были парижская зелень, фтористый натрий, полисульфиды натрия и калия, аммония, кальция и даже серная кислота.
Источник - Попова Л. М. Химические средства защиты растений: учебное пособие
Химические вещества, употребляемые для уничтожения тех или иных видов вредных организмов, называются п е с т и ц и д а м и.
По своему назначению эти вещества и соединения по объекту применения разделяются на следующие группы:
Акарициды (от греч. akari – клещ и лат. сaedo – убиваю) – для борьбы с клещами.
Альгициды (от лат. аlga – морская трава и лат. сaedo – убиваю) – для уничтожения водорослей и другой водной растительности.
Антисептики (от анти... и греч. sέptikόs – гнойный) – для предохранения живых организмов и неметаллических материалов от разрушения микроорганизмами.
Арборициды (от лат. аrbor – дерево и лат. сaedo – убиваю) уничтожения нежелательной древесно-кустарниковой растительности.
Бактерициды (от лат. bacteria – бактерия и лат. сaedo – убиваю) борьбы с бактериями и бактериальными болезнями растений. Вермициды (от лат. vermis – червяк и лат. сaedo – убиваю) для борьбы с червями.
Вирусоциды (от лат. virus – яд и лат. сaedo – убиваю) – для борьбы с вирусными болезнями.
Гербициды (от лат. herba – трава и лат. сaedo – убиваю) – для борьбы с сорными растениями.
Инсектициды (от лат. insectum – насекомое и лат. сaedo – убиваю) – для борьбы с вредными насекомыми. Отдельные группы инсектицидов носят и более специальные названия, как, например, афициды (aphicide) – препараты для борьбы с тлями.
Лимациды (от лат. limax – слизень и лат. сaedo – убиваю) или моллюскоциды (от лат. molluscus – мягкий и лат. сaedo – убиваю) – для борьбы с различными наземными улитками и моллюсками, в том числе с брюхоногими.
Нематициды (от лат. nematodes – круглые черви, фитогельминты и лат. сaedo – убиваю) – для борьбы с круглыми червями (нематодами).
Родентициды (ранее зооциды) (от греч. zoon – животное и лат. сaedo – убиваю) – для борьбы с грызунами.
Фунгициды (от лат. fungus – гриб и лат. сaedo – убиваю) – для уничтожения или предупреждения развития патогенных грибов или бактерий – возбудителей болезней сельскохозяйственных растений.
К пестицидам относятся также химические средства стимулирования и торможения роста растений, а также препараты для подсушивания растений (десиканты) и удаления листьев (дефолианты), применяемые с целью механизации трудоемких работ по уборке урожая хлопчатника, сои, картофеля и многих других культур.
К пестицидам же относят препараты для отпугивания (репелленты), привлечения (аттрактанты) и стерилизации (половые стерилизаторы) насекомых, хотя последние группы препаратов не совсем соответствуют этому названию и назначению.
Из перечисленных групп препаратов наиболее широкое применение в сельском хозяйстве и других отраслях получили гербициды, инсектициды и фунгициды.
По характеру проникновения в организм насекомых инсектициды разделяются на следующие основные подгруппы: контактные, убивающие насекомых путем контактов с любой частью тела; кишечные, проникающие в организм насекомого через органы питания и убивающие его в результате попадания яда в кишечник; системные, способные передвигаться по сосудистой системе растений и отравлять вредителей в результате использования насекомыми отравленных растений в пищу, и фумиганты, проникающие в организм насекомого через органы дыхания. Следует отметить, что большинство применяемых препаратов могут одновременно проникать в организм насекомого различными путями. В связи с этим определенные препараты относятся к той или иной подгруппе по основному пути его проникновения в организм насекомого. Так, например, линдан обладает контактным, кишечным и фумигантным действием. Однако его обычно относят к контактным препаратам.
Некоторые инсектициды действуют не в результате проникновения яда в организм насекомого, а в результате чисто физических причин – закупорки дыхательных путей, вследствие чего насекомое гибнет от асфиксии. К таким препаратам относятся минеральные масла, силикагель (в тонкодисперсном состоянии) и некоторые другие.
Фунгициды обычно делят на две основные подгруппы: на фунгициды для борьбы с болезнями вегетирующих растений и на протравители семян, используемые для предпосевной обработки семян с целью предохранения всходов от различных заболеваний. В свою очередь, фунгициды для зеленых растений делятся на препараты профилактического действия, применяемые для предохранения растений от различных инфекций, и на препараты искореняющего действия (лечащие), используемые для лечения растений. Так же, как и в ряду инсектицидов, среди фунгицидов имеются препараты контактного и системного действия (передвигающиеся по сосудистой системе растений), однако последняя группа веществ весьма малочисленна; изучение и применение системных фунгицидов находится в начальной стадии.
К фунгицидам часто относят антисептики для неметаллических материалов и бактерициды, не выделяя их в отдельные группы. Во многих случаях в качестве антисептиков и бактерицидов используются те же вещества, которые применяются для защиты растений. Следует отметить, что некоторые процессы обмена веществ в клетках бактерий и грибов иногда имеют существенные отличия, вследствие чего многие фунгициды проявляют слабую бактерицидную активность.
Гербициды по характеру действия на растения делятся на две основные группы: сплошные, действующие на все виды растений, и избирательные (селективные), опасные только для одних видов растений и безопасные для других растений. Такое деление является условным, так как большинство веществ в зависимости от применяемых концентраций и норм расхода на единицу обрабатываемой площади могут проявлять себя и как сплошные, и как избирательные гербициды.
По внешним признакам действия на растения и способам применения все гербициды делятся на три подгруппы:
1. Гербициды контактного действия.
2. Гербициды системного действия.
3. Гербициды, действующие на корневую систему растений или на прорастающие семена.
К гербицидам контактного действия относятся вещества, поражающие листья и стебли растений при непосредственном их контакте с препаратом.
При попадании таких веществ на листья происходит нарушение нормальных процессов жизнедеятельности растений, и оно гибнет. Однако необходимо учитывать, что такие гербициды поражают только те участки, на которые попал препарат, и в некоторых случаях наблюдается отрастание новых побегов и дальнейшее развитие пораженного растения. Это связано с тем, что данная группа веществ не способна передвигаться по растению.
К подгруппе системных гербицидов относятся вещества, способные передвигаться по сосудистой системе растений. Такие гербициды, попав на листья и корни растения, быстро распространяются по всему растению, вызывая его гибель. Применение препаратов системного действия особенно ценно в борьбе с сорняками, имеющими мощную корневую систему, и многолетними сорными растениями.
Третью подгруппу составляют гербициды, которые вносят в почву для уничтожения прорастающих семян и корней сорных растений.
Дефолианты и десиканты по характеру действия приближаются к гербицидам контактного действия; во многих случаях контактные гербициды используют в качестве дефолиантов и десикантов, если они безопасны для семян обрабатываемой культуры.
К гербицидам в большинстве случаев относят и арборициды, и альгициды.
Некоторое применение находят и регуляторы роста растений, как для стимуляции роста и повышения урожайности различных культур, так и для торможения прорастания различных корне- и клубнеплодов при длительном хранении.
По химическому строению средства защиты растений можно разделить на хлорпроизводные, фосфорорганические, синтетические пиретроиды, карбаматы и тиокарбаматы, фенилпиразолы, авермектины.
По механизму действия: нарушающие функцию нервной системы (действующие на ионные каналы, ингибирующие ацетилхолинэстеразы, блокирующие постсинаптические рецепторы), нарушающие цикл Кребса (приводящие к синтезу фторлимонной кислоты), ингибирующие синтез хитина, аналоги ювенильного гормона.
Источник - Попова Л. М. Химические средства защиты растений: учебное пособие
Для успешного использования пестицидов в сельском хозяйстве, промышленности и здравоохранении наряду с высокой биоцидностью их для различных вредителей необходимо, чтобы препараты были достаточно безопасны для человека, домашних животных, полезных растений, полезных насекомых и микроорганизмов при производстве и применении. Растения, обработанные теми или иными пестицидами, через определенные сроки должны содержать такие остаточные количества препаратов, чтобы быть вполне безопасными при использовании их в пищу не только животными, но и человеком.
Этот вопрос имеет настолько большое значение, что в настоящее время во многих странах мира установлены нормы для содержания пестицидов в различных пищевых продуктах, используемых человеком и домашними животными. В нашей стране имеются специальные лаборатории, контролирующие качество сельскохозяйственных продуктов и содержание в них пестицидов, а также возможное накопление пестицидов во внешней среде (почва, вода и т.д.). В некоторых странах остаточное количество пестицидов в продуктах питания не регламентировано, но зато законодательно установлены сроки обработки растений пестицидами до сбора урожая и нормы расхода препаратов для обработки растений. Сроки обработки растений устанавливаются с таким расчетом, чтобы ко времени сбора урожая применяемый препарат полностью или почти полностью разложился и используемые пищевые продукты не содержали бы опасных для здоровья человека количеств пестицида.
В сельскохозяйственной практике в качестве критерия безопасности последействия пестицидов, предотвращения их фитотоксичности для защищаемой культуры используют временной показатель фитотоксичности, характеризующий время, в течение которого проявляется фитотоксичность остатков препарата для той или иной культуры и в течение которого эти культуры не следует высевать на обработанном поле.
Экспериментальным путем определяют также максимальную безопасную дозу (МБД) гербицида в почве, практически не приводящую к снижению урожая, и предельно допустимую дозу (ПДД), вызывающую не более чем 20 %-е снижение урожая.
Для наиболее опасных в последствии препаратов устанавливают предельно допустимые концентрации их в почве по фитотоксическому показателю (ПДКфитот). Причем этот показатель обозначает содержание препарата, нетоксичное для самых чувствительных культур. Например, ПДКфитот Атразина – 0,01 мг/кг.
Чтобы предотвратить накопление пестицидов в урожае, для всех препаратов и обрабатываемых ими культур устанавливается срок ожидания (СО) – это период (дни) от последней обработки до уборки урожая. Так, срок ожидания для препарата Каратэ на пшенице – 20 дней, на кукурузе – 30, на шиповнике – 80 дней.
Для контроля за остаточными количествами пестицидов в продукции устанавливают показатели максимально допустимых уровней (МДУ) и временных максимально допустимых уровней (ВМДУ). Последние устанавливают расчетным путем, а после экспериментальной проверки корректируют и дают уже как МДУ. Эти показатели различны для препаратов и видов продукции. Например, максимально допустимые остаточные количества дельтаметрина в моркови не допускаются (н/д), тогда как МДУ его для капусты, огурцов – 0,01мг/кг, для персиков, бананов – 0,05 мг/кг, для хмеля (сухого) – 5,0 мг/кг.
Показатели токсичности обозначают по вызываемому эффекту (смертельная, или летальная) буквенными символами СД и ЛД. Эти показатели используют, если эффект действия пестицида учитывают по числу погибших биотестов. Чем меньше численное значение показателя токсической дозы, тем больше токсичность. Для сравнения токсичности препаратов чаще всего используют среднетоксическую дозу, вызывающую 50 %-й эффект. Например, СД50 Базудина для крыс – 76-130 мг/кг. Он относятся к высокотоксичным пестицидам. СД50 Актеллика – 2050 мг/кг, его считают малотоксичным для человека и теплокровных животных пестицидом.
Источник - Попова Л. М. Химические средства защиты растений: учебное пособие
Биологически активные вещества (пестициды), применяемые в защите растений, поступают на рынок в виде различных препаративных (промышленных) форм. Это обусловлено следующими основными причинами:
- нормы расхода действующего вещества пестицидов, применяемых в настоящее время, очень малы и колеблются от нескольких граммов до нескольких килограммов на 1 га;
- действующие вещества большинства пестицидов плохо растворяются в воде;
- вода, используемая для приготовления рабочих составов при опрыскивании, имеет высокое поверхностное натяжение, поэтому ее капли плохо удерживаются на обрабатываемых объектах, скатываясь с них.
Чаще всего для равномерного распределения пестицида малые количества его смешивают с большим количеством воды. Можно, конечно, приготовить тонкоизмельченную смесь действующего вещества и большого количества твердого инертного наполнителя. Такую препаративную форму называют дустом. Чтобы снизить пылящие свойства и улучшить удерживаемость его частиц на обрабатываемой поверхности, в состав дустов вводят 3-5 % минеральных масел. Дусты в настоящее время имеют ограниченное применение, поскольку сильно загрязняют окружающую среду. К тому же неэкономично перевозить и хранить большие объемы пестицидов в форме дустов: доля действующего вещества в дустах низкая, а нормы расхода препаратов при опыливании составляют 10-30 кг/га.
Более целесообразно готовить такие препаративные формы пестицидов, которые при смешивании с водой дают стабильные суспензии или эмульсии. Для снижения поверхностного натяжения воды в состав таких форм вводят поверхностно активные вещества (ПАВ) и добавляют другие вспомогательные вещества, улучшающие свойства рабочих составов.
Любая препаративная форма пестицида содержит действующее вещество, наполнитель (для сухих форм) или растворитель (для жидких форм) и вспомогательные вещества.
В качестве наполнителей для порошкообразных форм препаратов используют аэросил, белую сажу, силикагель, трепел, каолин, мел, тальк и т.д. Главная характеристика наполнителей – их сорбционная способность, которую оценивают по количеству масла, которое можно связать 100 г наполнителя без потери сыпучести. Такие наполнители, как тальк, каолин, мел, трепел, связывают только поверхностью, поэтому их сорбционная способность составляет 10-60 г масла на 100 г наполнителя. В отличие от них белая сажа и аэросил связывают поверхностью и порами, поэтому способны сорбировать соответственно 120 и 500 г масла на 100 г без потери сыпучести. Используя их, можно получить порошковидные формы даже из жидких действующих веществ.
В качестве растворителей для жидких форм пестицидов применяют толуол, ксилол, нефтяные масла, а в отдельных случаях – воду.
Главные требования к растворителям следующие: отсутствие токсичности для растений (фитотоксичности) и возможность получать стабильные рабочие составы.
В качестве вспомогательных веществ при изготовлении препаративных форм пестицидов применяют ПАВ (ОП-7 и ОП-10 – эфиры полиэтиленгликоля), прилипатели (казеин, агар, желатин, жидкое стекло, синтетические смолы), стабилизаторы (ССБ – сульфитно-спиртовая барда), эмульгаторы (сульфонаты кальция), пролонгаторы (полимеры, увеличивающие срок действия пестицида).
При смешивании с водой рабочие составы в виде суспензий образуют следующие препаративные формы:
- смачивающийся порошок (СП);
- концентрат суспензии (КС);
- сухую текучую суспензию (СТС);
- суспензионный концентрат (СК);
- пасту (ПС);
- водную пасту (ВПС);
- микрокапсулированную суспензию (МКС);
- водно-суспензионный концентрат (ВСК);
- водную суспензию (ВС);
- водный концентрат суспензии (ВКС).
При смешивании с водой рабочие составы в виде эмульсии образуют следующие препаративные формы:
- концентрат эмульсии (КЭ);
- водную эмульсию (ВЭ);
- масляный концентрат эмульсии (МКЭ);
- минерально-масляную эмульсию (ММЭ);
- микроэмульсию (МЭ);
- эмульсию масляно-водную (ЭМВ).
Наиболее распространенные препаративные формы пестицидов – СП и КЭ.
СП (смачивающийся порошок). Содержит высокодисперсное (диаметр частиц до 30 мкм) действующее вещество, наполнители, ПАВ (1- 3 %) и ССБ (1,5-2 %). Содержание действующего вещества в СП обычно высокое – 30-80 %. Однако при высокой биологической активности пестицида выпускаются препараты в форме СП с низким содержанием действующего вещества (2,5-5 %) для того, чтобы гектарная норма препарата была не очень низкой.
КЭ (концентрат эмульсии). Содержит действующее вещество, растворители, эмульгаторы и смачиватели. Действующее вещество растворяют в органическом растворителе. Эмульгаторы и смачиватели обеспечивают стабильность получаемой при смешивании с водой эмульсии и хорошую смачиваемость обрабатываемых объектов. Правильнее эту форму называть эмульгирующимся концентратом, т.е. концентратом, способным при взаимодействии с водой образовать эмульсию.
В истинных концентратах эмульсии дисперсную фазу составляют капельки масла с растворенным в нем пестицидом, а дисперсную среду – вода, т.е. это уже эмульсия, только очень концентрированная.
Обратные эмульсии. Это особые препаративные формы, в которых дисперсной фазой является пестицид, растворенный в воде, а дисперсной средой – масло. Они служат для ультрамалообъемного опрыскивания (УМО). Обратные эмульсии применяют без смешивания с водой. При опрыскивании ими образующиеся капли, верхний слой которых защищен маслом, не испаряются и хорошо прилипают к обрабатываемой поверхности.
Сухая текучая суспензия (СТС), сухая концентрированная суспензия (СКС), вододиспергируемые гранулы (ВДГ). Это сходные сухие формы, в которых измельченное действующее вещество формируется в мелкие гранулы (диаметром 2-3 мкм). Они хорошо смешиваются с водой, образуя стабильные суспензии; хорошо тарируются; не пылят; менее опасны, чем СП и ЭК; лучше совместимы с другими формами пестицидов и удобрениями; содержат высокий процент действующего вещества (75-90 %).
Текучая суспензия (ТС), текучая паста (ТПС), суспензионный концентрат (СК), концентрированная суспензия (КС). Это сходные жидкие формы, в которых действующее вещество, измельченное до частиц размером 3-4 мкм, диспергируется в водной среде или органических растворителях. В их состав входят до 10 и более инертных ингредиентов, в том числе ПАВ, стабилизаторы, вещества, контролирующие вязкость, повышающие суспензионность, имеющие электрический заряд, поэтому частицы пестицида не смываются, не оседают, а притягиваются к поверхности растений. Они удобны в применении, не пылят, содержат высокий процент действующего вещества, но при длительном хранении расслаиваются. Хранить их необходимо при положительных температурах.
Микрокапсулированная суспензия (МКС). Содержит частицы действующего вещества размером 10-50 мкм, заключенные в пористую инертную твердую оболочку – капсулу диаметром до 100 мкм, состоящую из полимеров, желатина или агара. МКС похожа на КС, но не содержит добавок вспомогательных веществ, в том числе ПАВ. Она легко суспензируется в воде.
Скорость и степень выхода действующего вещества из капсул регулируются размером частиц, толщиной стенок капсул и их проницаемостью. После попадания в среду при опрыскивании капсула теряет водную пленку и медленно выделяет действующее вещество через пористую оболочку, которая постепенно разрушается.
Такая форма обеспечивает пролонгированное действие, большую избирательность для культур, меньшую токсичность для теплокровных животных, снижает летучесть действующих веществ.
Гранулированные и микрогранулированные препараты. Их получают пропиткой гранулированных удобрений или гранул из глины, либо гелей, получаемых из морских водорослей. Применяют их путем рассева без использования воды (норма расхода 20-50 кг/га). Эти препараты удобны для транспортировки, нефитотоксичны, они более длительного действия, чем СП, и менее опасны для людей.
В настоящее время принято содержание действующего вещества в препаративных формах указывать не в процентах, а в граммах на 1 кг сухих форм или 1 л жидких, например: Актеллик, КЭ (500 г/л), Ровраль, СП (500 г/кг).
Источник - Попова Л. М. Химические средства защиты растений: учебное пособие