Бесплатный автореферат и диссертация по географии на тему

Природоохранные принципы использования средств защиты растений

ВАК РФ 11.00.11, Охрана окружающей среды и рациональное использование природных ресурсов

Текст научной работыДиссертация по географии, доктора сельскохозяйственных наук, Лысенко, Николай Николаевич, Орел

Орловский государственный аграрный университет

ЛЫСЕНКО НИКОЛАЙ НИКОЛАЕВИЧ

ПРИРОДООХРАННЫЕ ПРИНЦИПЫ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ СРЕДСТВ ЗАЩИТЫ РАСТЕНИЙ

Специальность 11.00.11 - охрана окружающей среды и рациональное использование природных ресурсов

На правах рукописи

диссертация на соискание учёной степени

доктора сельскохозяйственных наук

Орел-1999

ОГЛАВЛЕНИЕ

стр.

ВВЕДЕНИЕ 6

Глава 1. Пестициды в агробиогеоценозах и пути их природоохранного использования в защите растений (краткий обзор

литературы) . 14

1.1 Средства защиты растений как экологический фактор 14

1.2 Экологические противоречия при использовании химических средств защиты растений 22

1.2.1 Сфера применения пестицидов 23

1.2.2 Дестабилизирующее действие пестицидов в агробиогеоценозах 27

1.2.3 Загрязнение атмосферного воздуха, водных источников и грунтовых вод 2 9

1.2.4 Пестициды в почве 31

1.2.5 Действие и последействие пестицидов на живые организмы в агроценозе 35

1.2.6 Фитотоксическое действие пестицидов и их влияние на качество растительной продукции 3 8

1.2.7 Влияние пестицидов на здоровье людей 40

1.3 Пути повышения безопасности использования пестицидов 42

1.3.1 Совершенствование ассортимента 44

1.3.2 Совершенствование техники и технологии применения 46

1.3.3 Организационные основы использования средств защиты растений 47

1.3.4 Принципы нормирования и мониторинг пестицидов 50 Заключение 54 Глава 2. Программа, объекты, условия и методика исследований 58

2.1 Программа исследований 58

2.2 Материалы, техника и методика исследований действия ин- 61 сектицидов и биопрепаратов

2.3 Определение последействия инсектицидов и биопрепаратов 66

2.4 Методика проведения наблюдений и контроля за загрязнением почв, воды и растительной продукции пестицидами, тяже- 67 лыми металлами и радионуклидами

2.5 Выявление связи между показателями территориальной нагрузки токсикантов и здоровьем населения 68

2.6 Определение экологической нагрузки пестицидов и методика проведения комплексной хозяйственно-экологической экспертизы использования средств защиты растений 69

2.7 Расчет биологической, хозяйственной и экономической эффективности применения средств защиты растений 71

Экспериментальная часть Глава 3. Обоснование выбора и тактики применения средств 74

защиты для снижения численности вредных насекомых

3.1 Чувствительность разных фаз развития лугового мотылька

и его энтомофагов к инсектицидам и биопрепаратам 74

3.1.1 Ларвицидная активность инсектицидов и биопрепаратов 74

3.1.2 Полифункциональное действие инсектицидов и биопрепаратов 83

3.1.3 Действие инсектицидов и биопрепаратов на невредящие

фазы развития лугового мотылька 91

3.1.4 Действие инсектицидов и биопрепаратов на энтомофагов лугового мотылька 97

3.2 Влияние экологических факторов на действие инсектицидов и биопрепаратов 100

3.3 Последействие инсектицидов и биопрепаратов 114 Заключение

Глава 4. Последствия применения пестицидов в условиях техногенного загрязнения территории 133

4.1 Экологическая ситуация в агропедоценозах Орловской области 133 4.1.1 Загрязненность территории радионуклидами и тяжелыми металлами 134

4.2 Использование пестицидов в агропедоценозах Орловской области 140

4.3 Фитосанитарное состояние посевов сельскохозяйственных культур в хозяйствах Орловской области 14 7

4.4 Некоторые причины ухудшения фитосанитарной обстановки 152

4.5 Зависимость между уровнем техногенного загрязнения и заболеваемостью сельского населения 156 Заключение 162 Глава 5. Адаптивный подход к использованию средств защиты растений в современных условиях 164

5.1 Адаптивный подход к построению интегрированных систем защиты растений 166 5.1.1 Комплексная оценка современных средств, используемых

в интегрированных системах защиты растений 169

5.2 Организация систем применения средств защиты растений

на основе севооборотов 174

5.2.1 Основные типы использования средств защиты растений

в севооборотах 176

5.2.2 Модификация севооборотов по типам использования

средств защиты растений 180

5.3 Ландшафтно-региональные особенности использования

средств защиты растений в условиях загрязнения территории 184

5.3.1 Подбор химических средств защиты сельскохозяйственных культур в условиях техногенного загрязнения территории 188

5.3.2 Учет агроландшафтных особенностей при использовании средств защиты растений 194

5.4 Совершенствование применения средств защиты растений

на основе комплексной хозяйственно-экологической экспертизы 195 Заключение 2 01

Глава 6. Повышение агроэкологической и хозяйственно-экономической устойчивости агропедоценозов при использовании средств защиты основных сельскохозяйственных культур 2 04 6.1 Биологическая эффективность и экологическая нагрузка средств защиты растений 206

6.1.1 Роль инсектицидов и биопрепаратов в снижении численности вредных насекомых в агроценозах 2 07

6.1.2 Стабилизирующая роль фунгицидов в агроценозах 215

отдельных технологий возделывания сельскохозяйственных культур, так и севооборотов, позволяет более полно учитывать влияние химических средств на все компоненты агропедоценоза, увеличивая их положительное значение и до минимума сводя отрицательное.

Важное значение в решении проблемы управляемого использования средств защиты растений может иметь комплексная хозяйственно-экологическая экспертиза, проводимая на различных уровнях с созданием банка данных в целях осуществления полноценного фитосанитарного и экологического мониторинга и совершенствования всей системы использования пестицидов. Природоохранное значение использования средств защиты растений может быть раскрыто на пути комплексного агроэкологи-ческого подхода к их применению, что значительно снижает экологическую нагрузку в агроландшафтах, оздоравливает окружающую среду при увеличении продуктивности защищаемых растений, повышении агроэкологи-ческого потенциала агробиогеоценозов и заметном улучшении экономических показателей растениеводства.

Цель и задачи исследований. Целью наших исследований являлась разработка концепции оптимизации arponeдоценозов на основе природоохранных принципов применения средств защиты при адаптивно-ландшафтном подходе и увеличивающейся техногенной нагрузки в агроландшафтах .

Поставленная цель определила необходимость решения следующих задач:

1. Изучить действие инсектицидов из разных классов химических соединений и некоторых бактериальных препаратов на вредных насекомых для отбора экологически и токсикологически приемлемых средств.

2. Исследовать особенности питания насекомых-фитофагов при воздействии различных концентраций инсектицидов и биопрепаратов для уточнения их широкого токсического влияния на вредные организмы.

3. Выявить влияние экологических факторов на действие инсектицидов и биопрепаратов в борьбе с вредными насекомыми для определения

особенностей применения и совершенствования борьбы с ними.

4.Определить последействие химических и микробиологических средств защиты на проявление жизненности насекомых-фитофагов, а также персистентность препаратов в окружающей среде.

5. Исследовать влияние использования пестицидов на территориях с различным уровнем загрязненности радиоизотопами на состояние здоровья сельского населения.

6. Провести анализ агроэкологичского и фитосанитарного состояния агропедоценозов, разработать и дать природоохранное обоснование модификации севооборотов по типам дифференцированного использования средств защиты растений при техногенном загрязнении территории.

7. Разработать методику проведения комплексной хозяйственно-экологической экспертизы применения средств защиты растений.

8. Разработать системы использования средств защиты основных сельскохозяйственных культур (зерновые, сахарная свекла, картофель, овощные, плодовые) на основе экологически обоснованного ассортимента препаратов при высокой биологической, хозяйственной и экономической эффективности и минимальной экологической нагрузке.

Исследования являлись составной частью научно-технических программ Госкомитета СССР по науке и технике 0.51.05.01.Н165; ОЦ.036.01.06, номер государственной регистрации 01823068269; а также 04.02.Н2; выполнялись на хоздоговорной основе по заданию Государственного Комитета по охране природы Орловской области №110 от 15.12.93 г., Управления сельского хозяйства и продовольствия Орловской области (№37/125 от 01.05.94 г.).

Научная новизна. На основе системного исследования изучено влияние инсектицидов и биопрепаратов на хозяйственно важный объект - луговой мотылек. Установлено действие препаратов на все стадии развития 4 и все возрасты личиночной стадии лугового мотылька, а также последействие инсектицидов и биопрепаратов, проявляющееся в виде изменения показателей жизненности всех стадий развития и последующее поколение вредителя. Показано влияние средств защиты на энтомофагов лугового

мотылька. Изучено действие препаратов в зависимости от экологических факторов (абиотическйх - температура, влажность, дождевание, инсоляция и биотических - кормовое растение, ритм суточной активности питания, плотность популяции). Разработана методика лабораторного определения антифидантного, фагорепеллентного и фагоаттрактивного действия, стимулирующего и терапевтического эффектов инсектицидов и биопрепаратов на листогрызущих насекомых. Развиты представления о полифункциональном действии средств защиты растений на насекомых-фитофагов как экологическом факторе и факторе скрининга препаратов.

Установлена сопряженность отрицательного действия пестицидов и техногенного загрязнения местности радиоизотопами на здоровье населения в некоторых административных районах Орловской области. Обоснованы пути оптимизации применения и уменьшения отрицательного влияния химических средств защиты растений в условиях техногенного загрязнения. На основе дифференцированного подхода к составлению схем применения средств защиты растений рекомендованы модифицированные севообороты в виде интенсивного, биологизированного и альтернативного типов.

Разработана модель комплексной хозяйственно-экологической экспертизы применения средств защиты растений как основы мониторинга и совершенствования защиты растений в адаптивно-ландшафтном земледелии.

Дано обоснование принципов природоохранного и ресурсосберегающего применения средств защиты растений в модифицированных севооборотах и отдельных технологиях защиты в условиях экологической дестабилизации агропедоценозов, с учетом проявления компенсаторного потенциала культурных растений при высокой биологической, хозяйственной и экономической эффективности.

За разработку и широкое внедрение рекомендаций по борьбе с луговым мотыльком Главный комитет выставки достижений народного хозяйства СССР наградил автора Бронзовой медалью (Постановление № 712-Н от 14 октября 1984г.).

Практическая ценность и реализация результатов исследований. Материалы по разработке мероприятий по защите сельскохозяйственных культур, полученные автором, вошли составной частью в общие рекомен-

дации по интегрированным системам защиты растений и внедрены в Рамон-ском районе Воронежской области (одобрены Рамонским районным управлением сельского хозяйства и изданы в соавторстве, ВНИИЗР, 1984), Чер-нянском районе Белгородской области (одобрены Чернянским районным агропромышленным объединением и изданы, в соавторстве ВНИИЗР, 1985), Красноярском крае (одобрены краевой СТАЗР, изданы Красноярск, 1984), Орловской области (одобрены Орловской областной СТАЗР,Управлением сельского хозяйства и продовольствия Орловской области и изданы Орел, 1988, 1989, 1992, 1996, 1998, 1999).

Разработаны и внедрены рекомендации по применению инсектицидов и биопрепаратов против лугового мотылька (одобрены Ученым советом ВНИИЗР и изданы ВНИИЗР, 1982). Комплексные рекомендации по мерам борьбы с луговым мотыльком при интенсивной технологии возделывания сельскохозяйственных культур рекомендованы к внедрению научно-техническим Советом объединения Россельхозхимия (протокол №16 от 31 октября 1984 г. и изданы в соавторстве, Воронеж, 1985). За свои разработки и их внедрение автор поощрялся Выставочным комитетом Воронежской областной постоянно действующей сельскохозяйственной выставки (1982, 1984 гг.) Президиумом Центрального правления НТО СХ СССР (решения от 21.06.1982, протокол № 6 и от 22.12.1982, протокол №8), Министерством сельского хозяйства СССР от 30.07.1982 . По нашим представлениям в Государственную комиссию по химическим средствам ряд препаратов включен в "Список..." и применялся в производстве в 1984 - 1996 гг, другие применяются по настоящее время в борьбе с луговым мотыльком на сахарной свекле, подсолнечнике, моркови.

Исследования по изучению сопряженного действия пестицидов и радиации на здоровье населения выполнялись по заданию Государственного комитета охраны природы Орловской области. Результаты позволили установить некоторые закономерности негативного влияния экологически опасных факторов на людей и предложить рекомендации по уменьшению отрицательного влияния этих факторов (опубликовано Орел, 1992, Воронеж, 1997) .

Разработаны методические указания по проведению комплексной хозяйственно-экологической экспертизы и совершенствованию на ее основе защиты растений в хозяйствах Орловской области, что позволило усовершенствовать ассортимент препаратов, применяемых в Орловской области и улучшить экологическую обстановку в хозяйствах (Орел, 1990, 1992, 1994).

Результаты исследований полифункционального действия и последействия инсектицидов и биопрепаратов могут быть использованы при отборе новых средств и препаративных форм и позволяют более обоснованно подходить к разработке зональных регламентов их применения, а также получать более широкую экологическую информацию о влиянии пестицидов на живые организмы.

Разработанные природоохранные принципы применения средств защиты растений позволяют обоснованно подходить к составлению типов защиты растений в модифицированных севооборотах, повысить агроэкологическую безопасность используемых пестицидов, что особенно важно в условиях техногенного загрязнения, и увеличить агроэкологический потенциал аг-ропедоценозов.

Полученные в исследованиях материалы включены в учебное пособие по биологизации систем земледелия (в соавторстве), а также в рекомендованный Учебно-методическим'объединением вузов Российской Федерации в качестве учебного пособия тест-практикум по химической защите растений (№ МО - 3 - 16 от 3.12.1997 г, Орел, 1999).

Апробация работы. Материалы диссертационной работы докладывались автором, обсуждались и получили положительную оценку на конференциях, совещаниях, симпозиумах: Зональная конференция молодых ученых, г. Тюмень, 1978; Всесоюзная школа молодых ученых по актуальным вопросам химизации сельского хозяйства, г. Минск, 1979; Всесоюзное совещание по повышению эффективности применения средств защиты растений и охране окружающей среды, г. Воронеж, 1979; Всесоюзное совещание по исследованию и предотвращению резистентности вредных организмов, г. Ереван, 1980; Всесоюзная школа молодых ученых по актуальным вопросам теории и практики защиты растений, г. Сухуми, 1982; Всесоюзное сове-

щание по проблемам орошаемого овощеводства, г. Астрахань, 1983; Всесоюзное совещание по генетическим последствиям использования химических средств защиты растений с учетом задач по охране окружающей среды, г. Рига, 1984; Ученый совет и методическая комиссия Всероссийского НИИ защиты растений (п. Рамонь Воронежской области), 1977-1986; Методическая комиссия Всесоюзного НИИ защиты растений (г. Ленинград, 1980-1984); НТС Россельхозхимии, г. Москва, 1984; ВДНХ СССР, г. Москва, 1984; Всесоюзная научно-техническая конференция по комплексному использованию пестицидов в земледелии, г. Воронеж, 1986; Всесоюзный съезд энтомологического общества, г. Ленинград, 1990; Региональные конференции по проблемам развития Орловской области, г. Орел, 19921998; Всероссийская конференция по экологическим проблемам, г. Орел, 1994; Международные симпозиумы по использованию пестицидов фирм Сиба, Новартис (Швейцария), г. Орел, 1995, 1997; Международная конференция по проблемам устойчивого развития природных экосистем, г. Воронеж, 1996; Международная конференция по защите растений в условиях биоло-гизации земледелия, г. Орел, 1998; Российская конференция по реформированию АПК, г. Орел, 1998.

Публикации результатов исследований. По теме диссертации опубликовано 85 научных работ, в том числе 45 работ во всесоюзных, республиканских и зональных изданиях.

Личный вклад соискателя. Все основные научные и практические разработки выполнены лично соискателем. Однако в отдельные годы, оказывали помощь научные сотрудники ВНИИЗР: к.с-х.н. Н.И. Бойко, к.с-х.н. Ю.Д. Радченко, к.�