1. Определение биологической эффективности

Биологическая (техническая) эффективность инсектицидов – процент гибели вредителей, снижения их численности или поврежденности ими растений.

В зависимости от объекта изучения, назначения препарата и поставленной цели существуют разные методы определения биологической эффективности.

Для расчета показателя биологической эффективности используют формулу Эббота и формулу Хендерсона и Тилтона.

Формула Хендерсона и Тилтона учитывает изменения численности как в опытном, так и в контрольном вариантах:

где Э – биологическая эффективность с поправкой на контроль, %;

О_д – число живых особей перед обработкой в опыте, шт/м² (шт/растение);

О_п – число живых особей после обработки в опыте, шт/м² (шт/растение);

К_д – число живых особей в контроле перед обработкой, шт/м² (шт/растение);

К_п – число живых особей в контроле после обработки в последующие учеты, шт/м² (шт/растение).

Если исходную численность вредителей невозможно учесть перед обработкой, используют формулу Эббота:

где Э – биологическая эффективность, %;

К – число живых особей в контроле после обработки опытного участка, шт/м² (шт/растение);

О – число живых особей на опытном участке после обработки, шт/м² (шт/растение).

Вместо показателей заселенности растений (посевов) вредителями в формулы могут быть подставлены величины поврежденности растений: степень поврежденности листового аппарата, процент погибших растений по причине повреждения вредителями и т. п.

2. Факторы, влияющие на биологическую эффективность

Эффективность пестицидов только на 20–30 % зависит от их качества, а от внешних условий и технологии применения – на 70–80 %. Поэтому, даже при наличии высокоэффективного препарата и современного оборудования для его внесения, не всегда достигается ожидаемая результативность. Пестициды в зависимости от физико-химических свойств, хозяйственно-экономических и экологических требований, биологических особенностей вредных объектов применяются различными способами: опрыскивание, протравливание, интоксикация, применение отравленных приманок, фумигация, внесение гранул в почву и др. Все эти способы имеют свои специфические особенности, имеют как положительные, так и отрицательные аспекты, с которыми необходимо считаться в каждом конкретном производственном случае в конкретных почвенно-климатических условиях.

Итак, рассмотрим основные факторы, которые прямо или косвенно влияют на эффективность применяемых пестицидов.

2.1. Погодно-климатические условия (температура и влажность воздуха, скорость ветра, выпадение и обильность росы, солнечная активность и др.)

Погодные условия – один из решающих факторов, влияющих на качество опрыскивания. Важно учитывать их влияние как во время, так и после внесения. При этом ни один из погодно-климатических факторов не действует в отдельности. Их влияние проявляется комплексно, а также они сами по себе действуют друг на друга. Например, с ростом температуры воздуха происходит снижение влажности.

Температура. Из климатических факторов наибольшее влияние на токсичность инсектицидов оказывает температура окружающей среды, и в первую очередь воздуха (некоторых случаях почвы). Данный параметр влияет:

1. на активность и поведение насекомого: поведенческую реакцию (выход из диапауз, периодов покоя, скрытый и открытый образ жизни), двигательную активность, активность питания, дыхания, обмена веществ и нервных импульсов, темпы прохождения фаз развития, размножения, количество поколений для поливольтинных видов;
2. на физические свойства и поведение рабочего раствора при опрыскивании: влажность почвы, воздуха, активность и скорость горизонтальных и вертикальных воздушных потоков, осаждаемость капель, их испаряемость, долю оседания на обрабатываемую поверхность, скорость высыхания капель, распределение, растекаемость и закрепляемость препаратов на поверхности;
3. на физиолого-биохимические реакции вредителей и растений (формирование воскового налета у растений и открытие устьиц растений), а соответственно и на темпы и долю проникновения системных действующих веществ в растительную ткань, состояние покровных тканей вредителей, прохождение через биологические мембраны, распределение в растениях и телах насекомых, скорость физиологических и биохимических реакций в растениях и насекомых.

В конечном счете данный фактор в значительной степени определяет возможность попадания вещества к целевым биохимическим механизмам в телах насекомых, его количество, биохимическую активность, а также скорость детоксикации действующих веществ в организме насекомых и в растениях.

Так, при температурах, выходящих за пределы порогов активности и развития насекомых (обычно это температуры ниже 6–10 ^оС и выше 36–42 ^оС), целевые объекты находятся в неактивном состоянии (диапауза, глубокий покой, отсутствие питания и дыхания, медленные темпы биохимических и физиологических реакций в организмах). В таком состоянии инсектицидная активность предельно низка, а применение инсектицидов, как правило, малоэффективно и нецелесообразно. Исключение составляют, пожалуй, лишь случаи протравливания семян в позднеосенний и зимне-весенний периоды в борьбе с вредителями запасов, когда инсектицидный эффект даже против скрытопитающихся вредителей (например, гороховая и фасолевая зерновки), несмотря на низкую активность насекомых, достигается за счет длительного контакта организма с ядом и (или) сразу после выхода вредителя из периода покоя.

Активная жизнь насекомых протекает при температуре 10–35 °С. Наиболее благоприятна температура 26 °С, при которой скорость развития средняя, плодовитость максимальная, а смертность минимальная. Оптимальная температура непостоянна, зависит от комплекса действующих факторов в сочетании с температурой. С повышением температуры ускоряются все процессы метаболизма.

Естественно, что в условиях климата Беларуси ежегодно наблюдается понижение температур ниже минимального порога развития в осенне-весенний период, а верхний температурный порог превышается далеко не каждый год и не в каждом регионе.

С другой стороны, важна не столько активность насекомого, сколько ответная реакция его на воздействие конкретно взятого действующего вещества, которая зависит от количества вещества, проникшего к месту действия, степени поражения «целевых мишеней» в организме насекомых действующим веществом, а также обратимость токсикологических реакций Таким образом, для каждого препарата существуют определенные значения минимума, оптимума и максимума температур, при которых возможно его эффективное токсическое воздействие. Для большинства современных препаратов максимальной температурой считается 28–30 °С, минимальной – 7–10 °С, оптимальной – 16–20 ºС, что в целом перекликается с нормой реакции насекомых на температуру окружающей среды.

В этом контексте пестициды подразделяют на две основные группы:

1. препараты с положительным температурным коэффициентом, эффективность которых с повышением температуры возрастает;
2. препараты с отрицательным температурным коэффициентом, эффективность которых, напротив, возрастает с понижением температур.

Например, при повышении температур тионовые изомеры фосфор-органических соединений переходят в тиоловые и образуются более токсичные вещества. Акарицидные и фунгицидные свойства серы возрастают с повышением температуры за счет более интенсивной возгонки паров и образования ее ядовитых соединений. Таким образом, фосфорорганические инсектициды и препараты на основе серы относятся к группе с положительным температурным коэффициентом. Эффективность большинства фумигантов, а также фумигационные свойства инсектицидов повышаются с увеличением температуры. К этой группе также можно отнести авермектины. По данным Украинских исследований, при повышенных температурах усиливается начальная скорость токсического действия препаратов с положительным температурным коэффициентом, но при этом сокращается период их защитного действия.

Отрицательным температурным коэффициентом характеризуются немногие препараты, однако наличие их в ассортименте химических средств защиты растений очень важно, как средств для борьбы с вредителями в ранневесенний период, позднеосенний период или в период хранения. Достаточной биологической эффективностью при низких и умеренных температурах (от 8–12 до 17–19 ^оС) обладают синтетические пиретроиды, а с повышением температуры до отметки 20–25 ^оС она существенно снижается. Контактно-кишечное действие препарата ГХЦГ (из группы хлорорганических инсектицидов, которую в настоящее время уже запрещено применять в Беларуси) усиливалось с понижением температуры, однако его фумигационное действие все же увеличивалось с ее повышением.

В несколько меньшей степени от температур зависит биологическая эффективность инсектицидов из групп оксадиазинов, неоникотиноидов, семикарбазонов, бутенолидов.

Высокая температура воздуха способствует формированию воскового налета на растениях и приводит к закрытию устьиц, что может ухудшить закрепляемость инсектицидов на поверхности и замедлить проникновение системных и трансламинарных препаратов.

Влажность воздуха и роса. Относительная влажность воздуха (ОВВ) в меньшей степени оказывает влияние на токсичность инсектицидов в сравнении с температурой. Данный фактор влияет на активность питания и движения насекомых, состояние обрабатываемой поверхности растений, поведение распыленного рабочего раствора в атмосфере и в почве.

При низкой ОВВ усиливается испаряемость препаратов. Ориентировочно опрыскивание рекомендуется проводить при ОВВ не ниже 50 %. В то же время воздушная засуха повышает потребность в воде, а соответственно прожорливость насекомых, поедающих сочные части растений. Это подтверждают исследования зарубежных авторов, установивших, что гибель вредителей от действия фосфорорганических соединений, синтетических пиретроидов и хлорорганических ядов усиливается именно при низкой влажности воздуха – 15 %, особенно при повышенной температуре окружающей среды. Логическим следствием сказанного является рекомендация увеличивать норму расхода рабочего раствора в условиях воздушной засухи в целях повышения осаждения рабочего раствора на обрабатываемую поверхность. Особенно актуально это при мелкокапельном опрыскивании.

Существенных различий между классами химических соединений по отзывчивости на изменение влажности не отмечено.

При высокой ОВВ наблюдаются специфические атмосферные явления, такие как туманы и росы, влияющие на осаждение капель распыленного рабочего раствора (особенно при мелкодисперсном распылении и при УМО). Умеренная воздушная влажность, благоприятная для растений, способствует листовому водопотреблению, открытию устьиц и проникновению системных инсектицидов в растительную ткань. Отчасти поэтому опрыскивание посевов рекомендуется проводить в вечерние часы.

Воздушная влага в определенной степени может влиять на влажность почвы.

Конденсат воздушной влаги при определенных температурах способен выпадать в виде росы, что наблюдается обычно в ночные и ранние утренние часы. Наличие свободной капельной влаги на растениях, с одной стороны, может приводить к потере части препарата за счет скатывания крупных капель с поверхности растений, а с другой – создаст предпосылки для их гидролитического разложения. И то, и другое отрицательно скажется на эффективности проводимого опрыскивания по росе.

Атмосферные осадки (орошение). Атмосферные осадки, выпавшие до надежного закрепления препарата, внесенного методом опрыскивания, могут привести к смыванию его с обрабатываемой поверхности.

Роль осадков в большей степени проявляется при реализации инсектицидного эффекта контактных препаратов, биологическая эффективность которых напрямую зависит от закрепляемости на обрабатываемой поверхности. В свою очередь, смываемость препаратов в значительной степени зависит от препаративной формы, ПАВ, включенных в состав инсектицида, прилипателей, сурфактантов и других свойств инсектицида, а также от архитектоники растения, особенностей расположения листьев, наличия воскового налета, опушения и т. п. В любом случае контактные препараты в значительной степени подвержены смыванию и инсектицидный эффект после обильных осадков завершается. В случаях когда заселение посевов вредителем продолжается после выпадения осадков, обработки, как правило, необходимо повторять.

Эффективность системных инсектицидов зависит в первую очередь от времени между обработкой и выпавшими осадками. Как известно, у каждого системного препарата своя скорость проникновения действующего вещества в растительную ткань. В агрономической практике принято ориентироваться на интервал 2–4 часа между завершением опрыскивания посевов и выпадением осадков (орошением). Как правило, за это время в растение успевает проникнуть около 80 % действующего вещества. Этого вполне достаточно для реализации инсектицидного эффекта препарата.

Больше подвержены смыву дождем водорастворимые препараты. Начинать обработки после осадков можно после обсыхания поверхности растений и испарения капельной влаги.

Аналогично обильные осадки влияют на вымывание препаратов, внесенных в почву, а также нанесенных на семена при протравливании. В значительной степени вымывание инсектицидов из почвы зависит от ее гранулометрического состава. Почвы, богатые глинистыми минералами, в определенной степени связывают действующее вещество, что препятствует вымыванию. На песчаных почвах этот процесс протекает значительно быстрее.

Скорость ветра. Атмосферные потоки подразделяются на горизонтальные и вертикальные. Они влияют преимущественно на такой прием, как опрыскивание. Горизонтальные воздушные потоки, называемые ветрами, в сильной степени могут изменить траекторию осаждаемых капель рабочего раствора. Боковое смещение капель раствора в первую очередь зависит от скорости ветра и размера капель, формируемых техническим средством, а также от высоты падения капель.

Маскимальная скорость ветра, допустимая при проведении опрыскивания, не должна превышать 3–4 м/с. При такой скорости ветра допустимо проводить наземное опрыскивание с диаметром капель от ≈150 мкм и более. С уменьшением диаметра капель и увеличением высоты падения (например, при авиаобработках) требования к скорости ветра при опрыскивании повышаются: она не должна превышать 2 м/с. Следует помнить, что наименьшая скорость ветра прослеживается в вечерние, ночные и утренние часы. Днем обычно ветер усиливается. Это важно при планировании рабочего времени проводимых опрыскиваний.

Вертикальные воздушные потоки, и в первую очередь восходящие потоки, могут повлиять на осаждаемость капель рабочего раствора, особенно при мелкодисперсном распылении, внесении аэрозолей (диаметр капли 50 мкм и менее), а также при авиаобработках и очень высоком расположении штанги опрыскивателя. Данные явления наблюдаются в солнечные летние дни, когда воздух интенсивно прогревается от поверхности земли и устремляется вверх. Это явление следует учитывать при планировании времени проведения в первую очередь авиаобработок.

Несоблюдение технологических требований в отношении скорости ветра при опрыскивании чревато сносом части растворов препаратов, образованием огрехов на обрабатываемой поверхности, неравномерностью покрытия и снижением эффективности обработки. Кроме сказанного, это сопряжено с загрязнением близлежащих территорий, экологическими последствиями и т. п.

Гидролиз (от греч. hydor – вода и lysis – разделение) – процесс расщепления молекул сложных химических соединений за счет присоединения элементов воды и образования новых соединений. Гидролиз препаратов ведет к образованию их гидроксианалогов, не обладающих пестицидными свойствами. У пиретроидных инсектицидов в лабораторных условиях гидролиз при нейтральной реакции среды (pH 7) за 25 дней приводит к распаду 50 % вещества и при этом практически не зависит от вида галогена (F, Cl, Br, I). В реальных условиях при воздействии ультрафиолета (облучение в течение 10 минут, что эквивалентно неделе солнечных дней) разложение циперметрина достигает 70 %, а дельта-метрина – 50 %. Действие ультрафиолета ускоряет гидролиз более чем в два раза. В то же время комплексообразование пиретроидов с ионами тяжелых металлов приводит к снижению его скорости.

Большинство современных инсектицидов легко подвергается гидролизу, так как имеет больше точек, по которым может протекать. Особенно подвержены гидролизу серо- и фосфорсодержащие инсектициды (фосфорорганические соединения, карбаматы и др.). Например, гидролиз фосфорорганических действующих веществ диазинона и фозалона при одних и тех же значениях рН среды протекает в два-три раза быстрее, чем галогенсодержащих инсектицидов с линейной структурой (дельтаметрина).

В природных условиях действующее вещество имидаклоприд за месяц гидролизуется на 20 %, а диметоат в зависимости от кислотности – на 48–90 %.

В целом гидролиз, с одной стороны, приводит к потере препаратов и, следовательно, к снижению эффективности. С другой стороны, запрещенный в настоящее время хлорорганический инсектицид ДДТ, имеющий простую линейную структуру, оказался исключительно устойчив в природных средах. Препарат ДДТ трудно подвергается гидролизу, т. е. распаду на составляющие части под влиянием естественных факторов, что привело к накоплению его в окружающей среде и стало основной причиной закрытия его производства.

Гидролизу подвержены препараты как в составе рабочих растворов, так и в почве. Именно поэтому рабочий раствор следует использовать сразу после приготовления. Не следует оставлять неизрасходованный рабочий раствор на ночь и более продолжительное время.

Фрагменты, на которые распадаются молекулы инсектицидов, часто небезопасны для человека и окружающей среды.

Фотодиссоциация (фотолиз). Фотолиз (от греч. phоs (phоtos) – свет и lysis – разделение) – это химическая реакция, при которой химические соединения разлагаются под действием фотонов электромагнитного излучения. Фотохимическое превращение и разложение пестицидов происходит под действием энергии солнечного света, в котором наиболее важную роль играют ультрафиолетовые лучи. Фото-химическая деградация пестицидов – сложный физико-химический процесс, зависящий от химической природы и строения соединения, его физического состояния, интенсивности и длины волны света, природной среды, в которой находится пестицид, присутствия фотосенсибилизаторов, катализаторов и окислителей. Фотолиз эффективен в регионах с высокой солнечной активностью. Кроме прямого разложения препаратов под действием фотолиза, он также влияет и на скорость гидролитического разложения. Как отмечалось при описании гидролиза, он повышает потери от гидролиза препаратов из группы синтетических пиретроидов, фосфорорганических соединений, неоникотиноидов и др. При этом действие его на разные группы препаратов разное. Так, по данным российских ученых, при нейтральной реакции среды под воздействием солнечного ультрафиолета гидролиз синтетических пиретроидов ускоряется более чем в два раза. При тех же условиях ультрафиолет повышает распад имидаклоприда с 20 до 23 %, а диметоата – с 48 до 57 %.

Летучесть. Способность препаратов улетучиваться с обработанной поверхности зависит от физических свойств препарата и конкретного действующего вещества, температуры на момент обработки, активности солнца и воздушных потоков, размера капель раствора при обработке, применяемых ПАВ.

Химически стойкие и малолетучие вещества долго сохраняются на растениях и имеют более продолжительный период защитного действия. В большей степени влияет на скорость испарения величина капель. Так, например, капли размером 50–60 мкм без антииспарительного носителя при температуре воздуха выше 22 °С быстро испаряются, поднимаются вверх вертикальными воздушными потоками и в массе сносятся за пределы обрабатываемого участка, резко снижая биологическую и хозяйственную эффективность защитных мероприятий. Для снижения потерь от испарения можно заменить воду на анти-
испарительный носитель (30%-ный водный раствор мочевины). Это позволит существенно снизить испаряемость капель и увеличить их осаждаемость на обрабатываемую поверхность, особенно при высоких температурах и низкой относительной влажности воздуха. В итоге даже при очень неблагоприятных погодных условиях (высокая температура, низкая влажность) можно достичь высокой эффективности препаратов при норме расхода рабочего состава 10 л/га и при этом сократить норму расхода препарата на 25 %. На летучесть препаратов могут существенно повлиять ПАВ.

Адсорбция и микробиологический распад. Адсорбция препарата почвенными коллоидами и микробиологический распад могут существенно снизить активность инсектицидов, вносимых методом протравливания или внесения в почву. Адсорбции подвержены препараты на тяжелых почвах, богатых глинистыми минералами. Коллоидные частицы могут связывать значительную часть действующего вещества и тем самым достаточно быстро инактивировать его. Микробиологическому распаду препараты подвержены на почвах органогенного происхождения, богатых гумусом, или внесенными органическими удобрениями. Тем не менее данный процесс протекает достаточно медленно, на протяжении нескольких недель и даже месяцев, поэтому не оказывает быстрого влияния на эффективность препаратов.

Ионы тяжелых металлов. Контакт препарата с ионами тяжелых металлов возможен при совместном внесении с микроэлементами в рабочем растворе, при внесении в почву, богатую данными веществами, при инкрустации семян с удобрениями.

Существенное влияние на эффективность и устойчивость пестицидов оказывают ионы тяжелых металлов. Например, молекулы синтетических пиретроидов (циперметрин, дельтаметрин), неоникотиноидов (имидаклоприд) и фосфорорганических соединений (диазинон) образуют с ионами тяжелых металлов (Cu²⁺, Fe²⁺, Mn²⁺) комплексные соединения. Легче образуются такие комплексы с молекулами инсектицидов, содержащих в своей структуре серу, фосфор и цианогруппу. Комплексообразование инсектицидов с ионами металлов существенно влияет на их инсектицидную активность и степень их гидролиза. Взаимодействие действующих веществ с ионами меди, железа, марганца в несколько раз уменьшает инсектицидную эффективность препаратов, а время гибели насекомых увеличивается более чем в два раза. С другой стороны, комплексы инсектицид-металл долго не подвергаются гидролизу в естественных условиях. Это значит, что разложение инсектицидов, вступивших в комплексообразование с ионами металлов, замедляется в несколько раз и это может привести к накоплению их в почве и биомассе. Например, степень гидролиза дельтаметрина за 25 дней составляет всего около 30 %, а скорость разложения диметоата за месяц снижается с 48 до 16 %, или в три раза.

2.2. Технологические аспекты внесения.

Эффективность препарата напрямую зависит от правильности настроек опрыскивателя.

Высота штанги. Снижение высоты штанги позволяет сократить расстояние полета капли до обрабатываемой поверхности и снизить потери от испарения и ветра.

Скорость агрегата. Снижение скорости агрегата обеспечивает лучшее проникновение рабочей жидкости в стеблестой к различным ярусам листьев, а также уменьшение сноса распыляемой жидкости
из-за ветра. Скорость движения опрыскивателя для щелевых распылителей должна быть 3–5 км/час, а для инжекторных распылителей –
7–8 км/ч. В любом случае скорость обработки не должна превышать 12 км/ч.

Плотность (степень) покрытия обрабатываемой поверхности раствором пестицида и размер капель при опрыскивании. Степень и равномерность покрытия обрабатываемой поверхности каплями рабочего раствора при опрыскивании является значимым моментом, определяющим биологическую эффективность. Особенно это важно при работе контактными препаратами против мелких насекомых, когда вероятность гибели обьекта напрямую зависит от вероятности попадания капли на покровы объекта. Принято считать, что для инсектицидов густота покрытия поверхности каплями раствора при обычном полнообъемном опрыскивании достаточна в пределах 50–80 капель/см². Для сравнения: для фунгицидов она составляет 80–100 капель/см², а для гербицидов существенно ниже – 30–60 капель/см².

Также на эффективность инсектицидов влияет и степень дробления (дисперсность) рабочих составов. По размеру диаметра капель различают следующие виды опрыскивания: аэрозольное (средний размер капель до 50 мкм), мелкокапельное (50–150 мкм), среднекапельное (150–300 мкм) и крупнокапельное (более 300 мкм).

Мелкие капли (20–80 мкм) более эффективны, поскольку они лучше проникают в кутикулу, их не удается избежать насекомым, но они легко сносятся ветром и быстрее испаряются, особенно при ясной погоде и высокой температуре. Капли размером 80–300 мкм лучше задерживаются на листьях, а более 300 мкм – скатываются с их поверхности.

Норма расхода рабочего состава. Важно понимать, что описанные выше показатели (диаметр капель рабочего раствора и степень покрытия ими рабочей поверхности) интегрируются в показатель расхода рабочего раствора. С увеличением капли и степени покрытия увеличивается расход раствора на единицу площади, и наоборот.

Учитывая распространенное в производстве техническое оснащение и оборудование для наземного опрыскивания, в зависимости от нормы расхода рабочей жидкости различают крупнообъемное
(50–2000 л/га), малообъемное (10–50 л/га) и ультрамалообъемное
(0,5–10 л/га) опрыскивание. Для инсектицидов, вносимых классическими штанговыми опрыскивателями (ОП-2000, ОПШ-15, «Мекосан» и др.) против вредителей полевых, технических и овощных культур, оптимальная норма расхода рабочей жидкости составляет 200–300 л/га. На ягодниках норма расхода рабочего состава должна быть
600–1000 л/га, а на плодовых культурах в зависимости от мощности обрабатываемых крон – 1000–2000 л/га. При определении конкретных норм нужно также ориентироваться на состояние защищаемых растений и механизм действия препаратов. Так, при применении контактно-кишечных препаратов, где требуется обильное смачивание растений, нужно ориентироваться на высшие значения, а при использовании веществ с системным действием – на более низкие. Для того чтобы рабочий раствор смог лучше проникнуть в нижние ярусы растений, необходимо использовать капли среднего и крупного размера. Более крупные капли менее подвержены сносу ветром. Имеются данные, что при использовании малообъемного способа (вентиляторный опрыскиватель ОМ-320, 10 л/га) наблюдается повышение биологической и хозяйственной эффективности в сравнении с крупнообъемным способом (опрыскиватель ОП-2000-2-01, 100–300 л/га). Это происходит благодаря тому, что при уменьшении диаметра капли в два раза обрабатываемая поверхность увеличивается в восемь раз. Широкое производственное внедрение такого способа может в будущем позволить сократить нормы расхода инсектицидов до 25 %.

Для предотвращения сноса капель при мелкокапельном опрыскивании в качестве растворителя используют не воду, а вещества с удельной массой 1,25.

На выбор крупности капель также оказывает влияние габитус обрабатываемой культуры. Так, для вертикально растущих культур, таких как зерновые, оптимальны крупные капли, легко проникающие вглубь стеблестоя. Для широколистных, таких как картофель, больше подходит использование мелкодисперсного распыления. Крупные капли не в состоянии достичь нижнего яруса.

Соблюдение рекомендованной нормы расхода препарата. Норма расхода каждого препарата строго регламентируется реестром средств защиты в каждом государстве. Для препаратов, вносимых методом опрыскивания или предназначенных для внесения в почву в Беларуси устанавливается оптимальная норма (или диапазон допустимых норм) из расчета на единицу площади (л(кг)/га). Для протравителей она устанавливается для единицы массы обрабатываемых семян или посадочного материала (л(кг)/т, или л/п. е.). В любом случае оптимальная норма является научно обоснованной и соблюдение данного регламента строго обязательно. На практике норма расхода препарата сопряжена с калибровкой и настройками опрыскивателя при заданном давлении раствора и скорости опрыскивателя и типе распылителей, а также машины для протравливания (инкрустации) семян.

Наличие на опрыскивателе приспособления для электрозарядки частиц и принудительного их осаждения на растения. Опрыскивание, при котором частицы рабочей жидкости заряжаются отрицательно и затем притягиваются к положительно заряженному листу, называется электростатическим опрыскиванием. В результате такого опрыскивания на растения попадает не 20–40 % рабочей жидкости, а 60–80 %. В связи с этим можно без ущерба для биологической эффективности снизить норму расхода препарата на 50–80 %.

2.3. Качество воды

Очень сильно влияет на эффективность препаратов качество воды, которое обусловлено рядом факторов: наличием примесей, жесткостью, кислотностью, электропроводностью и др.

Примеси. В качестве примесей в воде могут быть частицы почвы, растительные остатки, водоросли и другие загрязняющие вещества. Попадая в рабочий раствор, они могут связывать действующее вещество и снижать эффективность препаратов. Также они могут стать еще и причиной засорения или полного перекрытия отверстий распылителей, фильтров, магистралей и других составляющих системы опрыскивателя.

Содержание ионов солей, кислотность и жесткость воды. Уровень рН природной воды находится в пределах 6,5–8. При значении кислотности выше 8 вода обладает щелочными свойствами. Это приводит к щелочному гидролизу и снижению эффективности препарата. По этой же причине не следует оставлять на ночь уже приготовленный рабочий раствор, так как в процессе щелочного гидролиза меняется химическая структура действующего вещества, что неизбежно влияет на результативность опрыскивания. Высококислотная вода также может повлиять на стабильность и физические свойства некоторых химических формуляций. Например, на скорость гидролиза имидаклоприда кислотность не оказывает никакого действия (рН 5, или 7, или 10). В то же самое время диметоат за месяц разлагается на 79 % при рН 5, на 48 % при рН 7 и на 90 % при рН 10. Благоприятным уровнем рН является: для ацетамиприда – 5–6, тау-флювалината – 5–7, бифентрина – 4–6, лямбда-цигалотрина – 6–6,5, хлорпирифоса и диметоата – 5, пропаргита – 6, клофентезина – 5,5–6,5.

Жесткая вода – это вода, содержащая высокие концентрации солей кальция и магния. Вода считается жесткой при высоком процентном содержании кальция и магния (СаСО₃ > 400 мг-экв). Вода с большим содержанием кальциевых или магниевых солей может вызвать проблемы со смешиванием, поскольку стабильность суспензии и эмульсии снижается. Для снижения данного негативного воздействия большинство современных препаратов, чувствительных к жесткой воде, в своем составе уже содержат вещества, позволяющие частично или полностью нивелировать это воздействие.

От содержащихся в воде растворенных солей и температуры зависит электропроводность (соленость). Высокая концентрация ионов Na⁺, K⁺, Ca²⁺, Cl^–, SO₄^2–, HCO₃^– часто является причиной ухудшения растворимости кристаллических пестицидов. «Соленая» вода с трудом меняет свою кислотность из-за буферных свойств. Оптимальный уровень электропроводности 0,3–0,7 мкСм/см.

Температура воды. Низкая температура воды (ниже 8–10 ^оС) снижает растворимость пестицидов, что особенно важно для сухих препаративных форм и при приготовлении баковых смесей из нескольких препаративных форм (например, в сочетании с минеральными макро- и микроудобрениями, такими как карбамид, борная кислота, соли цинка, магния и др.). Высокая температура способствует растворению в ней веществ, однако может спровоцировать ускоренный гидролиз дейтствующих веществ, различные термохимические реакции в растворе, например, между различными компонентами препарата (препаратов), особенно в баковых смесях, ионами раствора и действующим веществом и т. п.

2.4. Особенности химической структуры вещества

Иногда даже незначительное изменение в структуре молекулы приводит к полной потере токсичности или изменению спектра действия.

Стереохимическая конфигурация и изомерный состав молекул. Токсичность химических соединений часто зависит не от состава вещества, а от строения его молекулы. Разные изомеры одного и того же вещества обладают разной активностью в отношении различных вредных объектов. Например, тиоловые производные тиофосфорной кислоты в несколько раз более токсичны, чем тионовые. Инсектицидная активность пиретроидных препаратов зависит от стереохимической конфигурации и изомерного состава молекул. Так, у препаратов на основе циперметрина в молекулярной структуре атомы галогена (Cl) занимают разные позиции: в инсектициде Фастак содержится альфа-циперметрин, в препарате Кинмикс эффективным веществом является бета-циперметрин, а препарат Тарзан создан на основе зета-циперметрина. Каждый из этих инсектицидов обладает своими специфическими характеристиками. В ароматических соединениях (производные бензола, С₆Н₆) на биологическую эффективность при одинаковой эмпирической формуле оказывает влияние как эмпирия, так и положение различных (орто-, мета- и паро-) радикалов. Так, все паро-
соединения более токсичны, чем орто- и метасоединения.

Наличие токсофорных или цианогрупп. Токсофорные группы – это химические радикалы, увеличивающие токсичность веществ. К ним относят галогены (F, Cl, Br, I), нитрогруппу (NO₂), атомы тяжелых металлов (Hg, Sn, Cu), группу родана (SCN)₂ и др. Цианогруппа (C≡N) также повышает токсичность инсектицидов. Например, согласно одной из классификаций, синтетические пиретроиды третьего поколения отличаются от второго наличием цианогруппы и более высокой инсектицидной активностью.

Вид и количество атомов галогенов. Например, экспериментально установлено, что в ряду родственных инсектицидов активность гомологов усиливается при переходе галогена от фтора к йоду (F < Cl < Br < I) и при увеличении числа атомов галогена, например в молекуле пиретроида. Так, при изучении двух пиретроидных препаратов – хлорсодержащего циперметрина и бромсодержащего дельтаметрина, было установлено, что при отсутствии антропогенных воздействий на объект, время гибели насекомых оказывается разным. Так, при обработке бромсодержащим дельтаметрином время гибели составило от 15 до 20 минут, а при обработке хлорсодержащим циперметрином – 30 минут.

Молекулярная масса углеводородного заместителя и его разветвленность. При увеличении молекулярной массы углеводородного заместителя в среднем до десяти атомов углерода эффективность препаратов увеличивается, а затем либо меняется незначительно, либо уменьшается. Также активность веществ повышается при уменьшении разветвления углеводородного заместителя.

Наличие двойной (реже тройной) связи. Эффективность инсектицидов повышается при наличии двойной (реже тройной) связи при сильных электроотрицательных заместителях (таких как CN и NO₂).

Тип структуры молекулы. Активность ядов повышается при переходе от ациклической структуры к циклической и от предельной циклической (или ациклической) структуры к непредельной циклической (например, бензольной).

2.5. Механизм действия

В организм вредителя действующее вещество проникает тремя основными путями: через кожные покровы (контактное действие), органы дыхания (фумигационное) и органы пищеварения (кишечное). В зависимости от пути проникновения в организм вредителя изменяется скорость действия одних и тех же веществ. Например, по данным Н. А. Орлина и А. В. Всехвальновой, майские жуки от контактного действия диметоата погибали за 9 минут, а от имида-клоприда – за 6 минут. Гибель колорадских жуков наступала через 8 минут после обработки диметоатом и через 7 минут от действия имидаклоприда. От кишечного действия гибель майских жуков от диметоата наступила медленнее – через 16 минут, а колорадских – через 14 минут. Имидаклоприд действовал быстрее: гибель майских жуков отмечена через 4 минуты, а колорадских жуков – через 7 минут. Таким образом, кишечное действие фосфорорганического вещества диметоата проявляется практически в два раза медленнее, чем контактное. А у имидаклоприда, наоборот, отмечено небольшое увеличение скорости при кишечном действии в сравнении с контактным.

2.6. Препаративная форма

Эффективность пестицида по отношению к вредному объекту определяется как видом действующего вещества, так и видом препаративной формы. Поэтому не всегда препарат, содержащий даже несколько высокоэффективных действующих веществ, способен защитить культуру. Связано это с тем, что вещества на пути к своему месту действия сталкиваются с рядом барьерных факторов, которые задерживают их продвижение и влияют на их поведение в организме. Существенно снизить негативное влияние многообразия барьерных факторов на эффективность химических обработок можно, обеспечив быстрое прохождение действующих веществ сквозь восковой слой на листе внутри растения. Этого можно достичь, уделяя особое внимание разработке препаративных форм, ведь именно препаративная форма в первую очередь предопределяет скорость и количество действующего вещества, достигающего целевого объекта, и целевого физиолого-биохимического процесса в организме вредителя.

Например, хорошо проникает в защищаемое растение вещество с препаративной формой масляная дисперсия. В данной препаративной форме действующее вещество препарата диспергировано не в воде, а в масле. Масло сходно по своей химической природе с восковым слоем на листе, и поэтому служит отличным проводником действующих веществ. Кроме того, капля хорошо удерживается на обрабатываемой поверхности, обеспечивая сплошное покрытие и отличную адгезию препарата. При работе другими препаративными формами часть капель при ударе о лист может отскочить от него или же не обеспечить равномерное покрытие обрабатываемой поверхности, что также скажется на эффективности химической обработки. Еще одним важным отличием масляно-дисперсионных препаратов от всех других является то, что благодаря замене более токсичных вспомогательных компонентов маслом удается снизить фитотоксическое действие препаратов на защищаемую культуру. В лаборатории «Щелково Агрохим» проводились исследования, целью которых было определить, какое влияние оказывает та или иная препаративная форма на эффективность препарата. Для проведения этих работ были взяты два пестицида, одинаковых по составу и количеству действующих веществ. Отличались они лишь препаративной формой. Один препарат был выполнен в форме масляной дисперсии, другой – его суспензионный аналог. После обработки препаратами с одинаковыми нормами расхода оказалось, что биологическая эффективность препарата в форме масляной дисперсии в среднем на 20 % выше, чем у его суспензионного аналога. В настоящее время для применения на территории Беларуси имеются два инсектицида с препаративной формой масляная дисперсия – Биская и Протеус.

Перспективно применение концентрата коллоидного раствора. На данный момент в белорусском Государственном реестре средств защиты растений (2017) отсутствуют инсектициды с данной препаративной формой, но среди фунгицидов и гербицидов такие препараты уже есть. Высокая эффективность препаратов в форме концентрата коллоидных растворов связана с ультрамалыми размерами частиц, входящих в их состав. Чем меньше размер частиц действующего вещества пестицида, тем интенсивнее происходит его проникновение через кутикулу и устьица. В традиционных препаративных формах этот размер колеблется от 5 до 1 мкм, поэтому их легко увидеть в обычный световой микроскоп. У концентратов коллоидных растворов он составляет менее 0,1 микрона.

Так же как и масляно-дисперсионные препараты, пестициды в форме концентратов коллоидных растворов хорошо обеспечивают сплошное покрытие обрабатываемой поверхности, обладая отличной адгезией.

Препаративной формой обусловлена липофильность вещества. Она определяет скорость активной или пассивной диффузии вещества через различные ткани. Чем выше скорость проникновения яда в организм (проходимость через мембраны), тем больше ядовитость соединения, поскольку уменьшаются возможности для его детоксикации и депонирования. Установлено, что органические вещества диффундируют через кутикулярные слои насекомых в количествах, пропорциональных их коэффициентам распределения в системе липиды – вода. Поэтому токсичность пестицидов для вредных объектов повышается с увеличением растворимости их в жирах.

2.7. Норма расхода препарата и срок применения

Добиться высокой эффективности пестицида можно, лишь соблюдая рекомендуемую норму расхода и выбрав оптимальный срок применения. Так, выбирая конкретную норму расхода из диапазона рекомендованных Государственным реестром средств защиты растений, нужно в первую очередь ориентироваться на погодные условия, стадию развития вредителя, его численность, вредоносность, возможную устойчивость к препарату, стадию развития культуры и ее регенерационную способность. Так, минимально рекомендуемую норму можно выбирать, если отмечаются оптимальные условия активного питания вредного объекта, при небольшом превышении экономического порога вредоносности, высокой уязвимости вредителя (в фазах личинок младших возрастов, после зимовки и т. д.), если культурное растение не сильно уязвимо к повреждениям и может компенсировать определенную потерю листовой поверхности и др. В то же самое время следует вносить максимально возможную норму против менее уязвимых фаз вредителей (личинки старших возрастов, имаго), высокой численности их, рисках невосполнимых потерь у растений (например, при возможной потере точки роста у молодых растений) и др.

В некоторых случаях, неправильно выбрав срок обработки, можно свести эффект от препарата к нулю. Например, эффективным будет внесение инсектицидов против щитовок, если их применять против личинок первого возраста (бродяжек), когда они активно перемещаются в поисках места для питания и у них отсутствует щиток. Если же вносить контактно-кишечные препараты или препараты на водной основе против взрослых самок, покрытых восковым щитком, их биологическая эффективность будет минимальна. При борьбе с яблонной медяницей инсектициды нужно вносить пока личинки питаются открыто, до того как они заберутся внутрь цветочных розеток. Уязвимым периодом смородинного почкового клеща будет время миграции личинок к молодым почкам.

2.8. Производитель средств защиты растений

Фирмы, производящие ядохимикаты, можно условно разделить на три группы: компании-разработчики, дженерики и производители контрафактной продукции. Поэтому под одним и тем же названием препарата может быть совершенно разный продукт – продукт от оригинального или дженерического производителя надлежащего качества или продукт темного происхождения сомнительного качества.

Создание оригинальных средств защиты растений под силу только мировым гигантам (Байер, БАСФ, Сингента, Дюпон и др.), которые в состоянии содержать свой научно-исследовательский центр. Для создания нового препарата компания-производитель должна создать новое действующее вещество, которое может эффективно работать в отношении какого-либо вредного объекта. Это вещество в будущем и станет «сердцем» для оригинального препарата. Затем компания-производи-тель должна провести годы испытаний и тестов, для того чтобы определить наиболее эффективную препаративную форму, норму расхода, способ внесения и т. д. Только после этого и после прохождения всех необходимых требований по сертификации будет получен патент на это средство. И лишь потом оригинальный препарат поступит в продажу.

Препараты-дженерики – это препараты, имеющие другое торговое название, но на основе идентичного действующего вещества. Они легально могут поступить на пестицидный рынок только после того, как у компании-разработчика закончится срок патентной защиты и она потеряет монополию на производство данного действующего вещества. Как правило, цена на дженерики значительно ниже, чем на оригинальные препараты, при этом дженерики не отличаются от оригинальных средств по показателям безопасности для окружающей среды и показывают биологическую эффективность, сопоставимую с эффективностью оригинальных продуктов. Они производятся в строгом соответствии с установленными регламентами и стандартами качества. Такие препараты не являются подделками. Дженерики в обязательном порядке проходят регистрацию, имеют все сертификаты, подтверждающие их качество. Более низкая цена таких препаратов объясняется тем фактом, что компаниям, выпускающим дженерики (Франдеса,
АвгустБел, Адама и др.), не нужно было разрабатывать формулу препарата, длительно его тестировать, оплачивать исследования, патент и рекламную компанию. За них это уже сделали оригинальные производители.

Поддельные препараты – это в первую очередь контрафакт, который не прошел никаких проверок и сертификаций. Они попадают на рынок нелегальными путями и их реализация административно наказуема. Их качество неизвестно, результат применения непредсказуем: они могут не подействовать на целевой объект, а могут и нанести вред культуре, природе и человеку.

Нужно помнить, что качественные средства защиты растений можно приобрести только у официальных дистрибьюторов (Белросагро
сервис, Сельхозуслуги, ВалдисАгро, КЛМ и др.).

2.9. Правильность приготовления рабочего состава

Даже при всех прочих равных условиях неправильное приготовление рабочего раствора может стать причиной низкой эффективности применяемых препаратов из-за снижения их растворимости. В зависимости от физико-механических свойств пестицидов в процессе приготовления рабочих растворов важно придерживаться определенной последовательности. Так, при внесении концентратов эмульсий, водных растворов или водорастворимых концентратов бак опрыскивателя нужно заполнить на две трети водой, после чего добавить необходимое количество препарата, перемешать, долить воды до полного объема, снова перемешать и приступить к опрыскиванию. При использовании порошкообразных, водорастворимых и водно-диспергируемых препаратов нужно отдельно приготовить маточный раствор, который влить в наполовину заполненный бак, перемешать, довести объем воды до полного объема при постоянном перемешивании и приступить к внесению препарата. При использовании минерально-масляных препаративных форм их сначала нужно тщательно перемешать и добавить в наполовину заполный водой бак опрыскивателя, умеренно перемешивая и не допуская его сбегания по внутренним стенкам емкости. Затем заполнить опрыскиватель водой до нужного объема и приступить к внесению пестицида.

2.10. Правильность приготовления баковой смеси

Важным резервом повышения биологической и экономической эффективности применения химических средств защиты растений является использование баковых смесей, которые позволяют одновременно уничтожить сорняки, вредителей и болезни или расширить спектр их действия. С помощью этого приема можно не только замедлить адаптацию вредных организмов к применяемым препаратам, но и уменьшить пестицидную нагрузку на обрабатываемую площадь, повысить производительность труда, сэкономить ГСМ, уменьшить механическое повреждение культуры, снизить себестоимость агрохимических работ, сохранить структуру и гумус почвы и т. д. Однако в процессе приготовления баковых смесей пестицидов в производственных условиях может произойти изменение физико-химических свойств компонентов и, как следствие, потеря эффективности.

К тому же может произойти увеличение токсичности по отношению к культурным растениям. Чтобы избежать этого, нужно соблюдать основные правила смешивания препаратов. Рекомендуется следующая последовательность добавления средств защиты растений в бак опрыскивателя (через маточный раствор) в зависимости от их препаративной формы: водорастворимые пакеты, водорастворимые гранулы, смачивающиеся порошки, водно-диспергируемые гранулы, концентраты суспензий, концентраты эмульсий, водорастворимые концентраты, водные растворы.

Например, для совместного использования концентратов эмульсии и порошкообразных препаратов баковую смесь готовят следующим образом. Емкость заполняют на две трети водой. Отдельно готовят маточный раствор с использованием порошкообразного препарата, который при постоянном перемешивании медленно вливают в воду. Добавляют нужное количество препарата на основе концентрата эмульсии, доливают емкость водой до полного объема, снова перемешивают, после чего проводят опрыскивание.