За матеріалами статті на тему «Боротьба з бур’янами на цукрових буряках: огляд» («Weed management in sugar beet: A review»), Бангладешський сільськогосподарський університет, червень 2020 р.

Цукровий буряк (Beta vulgaris) — друга у світі цукроносна культура після цукрової тростини (Saccharum officinarum), яка належить до родини Лободових. Цукровий буряк — культура помірного кліматичного поясу, її корінь містить велику кількість цукру. Тривалість життя буряка коротка (5-6 місяців), але він має вищий вміст цукру (14-20%), порівняно з цукровою тростиною, тривалість її життя довша (12-14 місяців), але вміст цукру менший (10-12%). Близько 30% світового споживання цукру забезпечується вирощуванням цукрових буряків.

Бур’яни є одним з основних факторів, що зменшують врожайність цукрових буряків. Цукровий буряк — культура, яка демонструє уповільнений темп росту на початку сезону, тому в польових умовах він, здається, є поганим конкурентом бур’янів. Якщо в період вирощування сільськогосподарської культури не будуть застосовані негайні заходи боротьби, виникає сильна конкуренція, що може призвести до втрати всього врожаю. Особливо ефективна боротьба з бур’янами необхідна в період перших 60 днів після появи сходів, адже це критичний період для розвитку цукрових буряків. Урожайність буряків може зменшитися на 26-100%, коли конкуренція з однорічними бур’янами, що не контролюються, виникає на 8 тижні посівної або на 4 тижні після досягнення рослинами фази двох листочків. Бур'яни можуть зменшувати врожайність приблизно на 1,5% за добу протягом наступних 6 тижнів, коли цукрові буряки досягають фази від 4 до 6 листочків, тому видалення бур’янів із посівів буряків є важливою умовою до досягнення ними фази 8 листочків.

У виробництві цукрових буряків гербіциди почали застосовуватися з початку 50-х років минулого століття, як завчасний підхід до боротьби з бур’янами, хоча розпушування та ручна прополка все ще застосовувалися у багатьох країнах світу. У 90-х роках виникла потреба обмеження використання гербіцидів для зменшення забруднення навколишнього середовища та згодом для захисту здоров’я людини. Замінивши гербіциди коригуванням різних практик ведення сільського господарства та обмеженням їх дози, можна досягти зменшення їх використання. Таким чином, при комплексній боротьбі з бур’янами контроль включає в себе хімічний метод, а також інші нехімічні підходи. Тому реальна боротьба з бур’янами дуже важлива для підтримки виробництва цукрових буряків.

Таблиця 1. Загальні, наукові та ботанічні назви сімейств найбільш проблемних бур’янів у виробництві цукрових буряків

Таблиця 2. Вплив обробітку ґрунту в попередніх культурах на появу бур’янів у посівах цукрових буряках

Бур’яни в посівах цукрових буряків

По всьому світу серед 250 видів бур’янів на посівах цукрових буряків було виявлено 60 основних найбільш шкідливих видів, із яких приблизно 70% — широколисті та 30% — злакові бур’яни. Дводольні бур’яни є шкідливішими, порівняно з однодольними. Найважливіші дводольні бур'яни бурякосіючих регіонів походять із сімейств Лободових, Айстрових, Капустяних та Гречкових. Однорічні злакові бур’яни зазвичай менш конкурентоспроможні, ніж однорічні широколисті. Найпоширеніші однорічні широколисті бур’яни: Amaranthus retroflexus, Chenopodium album, Matricaria recutita, Polygonum aviculare, Fallopia (Polygonum) convolvulus, Sinapis arvensis та Stellaria media; однорічні злакові: Echinochloa cr-galli, Poa annua та Setaria viridis. Chenopodium album (Лобода біла) є одним із найбільш поширених бур’янів у посівах цукрових буряків. Загальні, наукові та ботанічні назви сімейств найбільш проблемних бур’янів цукрових буряків наведені в Таблиці 1.

Вплив бур’янів на врожайність цукрових буряків

Бур’яни є головними ворогами цукрових буряків у багатьох країнах світу, адже рослини доволі сприйнятливі до конкуренції з бур’яном через сповільнений ріст на ранніх етапах їх розвитку. Бур’ян має значний вплив на врожайність буряків. Крім того, втрати 50-75% врожаю виникають при затримці прополки на 60 та 90 днів після посівної (DAS). Порівняно з вільними від бур’янів ділянками, зараженість бур’янами також значно зменшує вихід цукру. В умовах обмеженої боротьби з бур’янами або її відсутності втрати врожаю можуть досягати 100% через сильну конкуренцію з бур’янами.

Вплив бур’янів на якість цукрових буряків

Конкуренція буряків із бур’янами не впливає на вміст таких речовин, як калію, натрію та аміноазоту в буряковому соку. Виробництво біомаси надземних бур’янів впливало на масу кореня буряка, але не було виявлено відповідності між популяціями бур’янів та буряків, а також концентрацією цукру, калію, натрію, аміноазоту та інвертних цукрів. Однак була виявлена сильна відповідність між врожайністю та виходом цукру з популяціями бур’янів та буряків. Зі збільшенням густоти бур'янів та буряків, врожайність буряків та вихід цукру поступово зменшуються. Боротьба з бур’янами суттєво впливає на загальний вміст розчинного цукру (TSS), сахарози та очевидну чистоти бурякового соку.

Боротьба з бур’янами цукрових буряків

Агротехнічні методи боротьби з бур’янами

Сівозміна

Протягом усієї сівозміни слід враховувати агротехнічні заходи боротьби з бур’янами, щоб забезпечити ефективний захист поля від бур’янів. Контроль бур’янів через графік сівозміни досить необхідний через мінімальні витрати, найвищу ефективність та відсутність екологічних ризиків. Одно- та дводольні види бур’янів повинні бути включені до програм боротьби з бур’янами, коли культурні рослини не схожі на види бур’янів або, коли боротьба з бур’янами є легкою, наприклад, Хвощеподібних легше контролювати під час вирощування сорго, кукурудзи чи на стерні пшениці, ніж у посівах цукрових буряків чи сої. Ефективне планування сівозміни може бути необхідним для значного зменшення популяцій цільових бур’янів. Три-чотири роки вирощування сільськогосподарських культур, не привабливих для повитиці (Cuscuta), таких як кукурудзи, сорго, сої, пшениці, можуть забезпечити значну підтримку для вирішення даної проблеми. Сівозміна може впливати на ріст цукрових буряків, контролюючи інтенсивність зараження бур’янами та пригнічуючи їх різновидність у польових умовах. Сівозміна впливає на стабільність врожайності та якості цукрових буряків.

Покривні культури або мульчування

Включення покривних культур до сівозміни цукрових буряків є дуже типовим (25% площі цукрових буряків) у деяких країнах. Восени покривні культури борються з бур’янами за воду, простір, світло та живильні речовини, в результаті чого пригнічують бур’яни під час їх росту, а навесні мульчуються. Найпоширенішими видами покривних культур на полях цукрових буряків є гірчиця (Sinapis alba L.), фацелія пижмолиста (Phacelia tanacetifolia) та редька (Raphanus sativus var. оleiformis). Завдяки цим швидко зростаючим покривним культурам у польових умовах придушення бур’янів відбувається за допомогою зменшення інтенсивності сонячного світла. Крім того, алелопатичні властивості деяких покривних культур можуть пригнічувати бур’яни, виділяючи алелопатичні інгредієнти в навколишнє середовище. Вторинні метаболіти, глюкозинолати є представниками сімейства Капустяних (Brassicaceae). Ізотіоціанати, як матеріали деградації глюкозинолатів, є біологічно активними речовинами, які можуть перешкоджати проростанню бур’янів.

Підготовка ґрунту до посівної

Різноманіття бур’янів, присутніх у посівах цукрових буряків, можна обмежити за рахунок зменшення глибини обробітку ґрунту під час підготовки землі до посівної. Було помічено, що розміщення різних видів бур’янів на полі цукрових буряків змінюється внаслідок різної системи обробітку ґрунту (звичайна обробка ґрунту, мінімальна обробка ґрунту та рядковий посів) під час вирощування попередніх культур. Вплив обробітку ґрунту на розміщення бур’янів на полі не було виявлено у випадку однорічних бур’янів, які дуже важко контролювати на цукрових буряках, тоді як Гречкові, Злакові та багаторічні бур’яни віддавали перевагу мінімальній обробці ґрунту (Таблиця 2). Мінімальний обробіток ґрунту може призвести до збільшення популяцій не тільки багаторічних та Злакових, але й різних видів бур’янів сімейства Айстрових (Compositeae) (Таблиця 3).

Механічні методи боротьби з бур’янами

Механічний контроль допомагає видалити бур’яни, викорчовуючи та подрібнюючи цілі рослини або видаляючи стебла та листя бур’яну. Але його недоліком є ​​непередбачуване поширення багаторічних бур’янів через розщеплення та подрібнення коренів, кореневищ, столонів та бульб, які відростають у новий бур’ян. Для використання обладнання для обробітку ґрунту необхідна велика відстань між рядками цукрових буряків. Деякі засоби точного землеробства слід використовувати з урахуванням стадії росту рослин, щоб уникнути пошкоджень рослин. Для високої ефективності та догляду за посівами дуже важливо правильно розраховувати час для механізованого обробітку ґрунту. Наприклад, вологі ґрунтові умови не дозволяють використовувати техніку для міжрядної обробки ґрунту. У таких умовах, навіть, знижується ефективність її використання через повторне відростання бур’янів. Борони можуть застосовуватися у рядках буряків для механічної прополки, але не повинні використовуватися в період появи колеоптилю, тобто від фази розвитку насіння до фази 2-х листочків. Існують інструменти, які застосовуються в техніці для міжрядної обробки ґрунту, які видаляють бур’яни з рядків цукрових буряків, так звані прополювальні борони з пружинними зубами круглого перетину або ротаційні борони. Як наслідок, зникає необхідність ручного прополювання. Залежно від розвитку бур’янів у польових умовах, для ефективного ручного прополювання рядків буряків потрібно близько 70-300 год га^-1. Ручне прополювання дуже дорого обходиться для промислових країн, хоча в даний час воно застосовується лише для дуже конкретних проблем із бур’янами. Ручне прополювання досить поширене в країнах, де ручна праця дешевша, ніж використання гербіцидів (наприклад, Туреччина та країни колишнього Радянського Союзу). У більшості країн-виробників цукрових буряків практикується використання навісних борон для знищення бур’янів між рядками буряків. Тракторні борони застосовуються в місцях смугового розприскування гербіцидів над рядками або для боротьби з дуже проблемними бур’янами у випадках, коли багаторічні рослини або деякі бур’яни розвинулися занадто сильно для належного гербіцидного контролю. Тракторні борони є більш ефективними на сухій землі, оскільки пухкий ґрунт зменшує відростання обрізаних коренів старих бур’янів, тоді як гострі культиваторні лапи краще працюють, коли ґрунт вологий. У вологих умовах бур’яни легко видаляються з ґрунту, хоча однодольні дуже легко відновлюються в таких умовах.

Хімічні методи боротьби з бур’янами

Широколистяні види бур’янів є найбільш конкурентоспроможними однорічними бур’янами. Під час літнього сонцестояння ці бур'яни часто виростають в 2-3 рази вищими за цукрові буряки. У посівах сільськогосподарських культур для боротьби з бур’янами застосовуються гербіциди, оскільки хімічний контроль є ефективним та легко застосованим. Суміші різних гербіцидів зазвичай використовуються для забезпечення ефективної боротьби з широким різноманіттям бур’янів. У виробництві цукрових буряків найважливішим є хімічний метод боротьби з бур’янами (Таблиця 4).

Передпосівна та перед сходова обробка гербіцидами

У даний час для боротьби з бур’янами гербіциди рекомендується застосовувати перед посівною та перед появою сходів цукрових буряків. Перед посівною для знищення бур’янів застосовуються неселективні гербіциди контактної дії, тоді як перед появою сходів вносяться ґрунтові гербіциди післядії, які застосовуються до або після посівної. Головна перевага застосування неселективних гербіцидів до проростання цукрових буряків полягає в тому, що вони можуть контролювати майже всі види бур’янів. Паракват, гліфосат та глюфосинат-амонію — основні гербіциди контактної дії, які широко застосовуються по всьому світу. Залишкові ґрунтові гербіциди зменшують популяції бур’янів, які з’являються разом із сходами рослин, які часто є чутливими до наступних обприскувань після появи сходів. Внесення гербіцидів перед появою сходів зменшує популяції бур’янів, доповнює подальші обробки після появи сходів, а також забезпечує певну гнучкість у термінах та виборі способів обробки посівів після появи сходів, тому є дуже важливими для виробників цукрових буряків. Підвищена концентрація та попереднє після сходове обприскування низькими дозами дозволили застосовувати гербіциди перед появою сходів меншими дозами для знищення більшого різноманіття бур’янів, ніж раніше. Поширені гербіциди післядії для боротьби з широколистяними бур’янами, що застосовуються перед появою сходів цукрових буряків, — хлоридазон, кломазон, циклоат, етофумесат, хінмерак, ленацил, метамітрон та метолахлор. Для боротьби зі злаковими бур’янами перед посівною використовуються гербіциди циклоат, далапон, EPTC, метолахлор, тіоціанат та триалат. Однак у багатьох країнах ці грамініциди, особливо далапон та тіоціанат, хоча й були недорогими, але могли пошкоджувати сільськогосподарські рослини, тому були змінені на грамініциди, які використовувалися після появи сходів.

Таблиця 3. Поширення різних видів бур’янів, пов’язаних із тривалістю мінімального обробітку ґрунту

0 — немає, + — лише наявність, ++ — низька поширеність, +++ — середня поширеність, ++++ — велика поширеність.

Гербіциди після появи сходів

Після появи сходів гербіциди застосовують для боротьби з широколистими та злаковими бур’янами. Існує велика кількість гербіцидів та їх сумішей, які застосовуються після появи сходів для боротьби з  широколистими бур'янами, такі як хлоридазон, клопіралід, етофумесат, ленацил, метамітрон, дезмедифам, феномедіфам ендоталу та трифлусульфурон-метил. Незважаючи на те, що гербіциди цукрових буряків мають значну залишкову активність, їх суміші часто використовуються для боротьби з більшим різноманіттям бур’янів. Для покращення ефективності гербіцидів використовуються розпилювальні добавки. Розпилювальні добавки є ефективними, коли бур’яни та буряки мають восковидне листя, особливо в посушливих умовах. У багатьох країнах рекомендується використання масляної добавки після появи сходів, хоча основні розпилювальні добавки, що застосовуються на посівах цукрових буряків, розроблені на основі мінеральних або рослинних масел, талових амінів та змочувачів. Більшість грамініцидів слід застосовувати під час порівняно пізньої фази росту сільськогосподарських культур для забезпечення сприятливого періоду для росту рослин. Після появи сходів для боротьби з широколистими бур'янами можна застосовувати низькі дози гербіциду, тоді як звичайні дози діючої речовини зменшуються на дві третини. Вертикальне розпилення забезпечується невеликими обсягами розпилення, які забезпечують відносно дрібнокрапельний струмінь розпилення, що, очевидно, є економічним методом боротьби з бур’янами. Обприскування до фази сім'ядоля бур'янів є важливою складовою успішного знищення бур'янів.

Біологічна боротьба з бур’янами

Біологічна боротьба з бур’янами — це процес використання біологічних мікроорганізмів для придушення бур’янів у посівах. Біологічний контроль бур’янів здійснюється традиційним методом та в якості доповнення (біогербіцидом). Традиційний метод запровадив фактори зовнішнього контролю, тоді як допоміжний підхід базується на маніпулюванні мікроорганізмом, який вже існує в екосистемі. Деякі грибкові патогени бур’янів, а саме Colletotrichum gloesporioides eschinomena для контролю Aeschynomene virginica на рисові та сої, декілька грибів, бактерій та вірусів є потенційними біогербіцидами. Деякі грибкові збудники також можуть контролювати абутилон Теофраста, лободу білу, дурман звичайний, куряче пшоно та алепське сорго на посівах цукрових буряків. Біологічно активний продукт природного походження є прекрасним джерелом молекул для розробки фармацевтичних препаратів, інсектицидів та фунгіцидів. Комерційні гербіциди та природні фітотоксини мають неабияку схожість. У більшості випадків мікробіологічні джерела використовуються для виробництва гербіцидів природного походження. Незважаючи на сотні запатентованих сполук, лише дві з них успішно просуваються — біалафос та фосфінотріцин. Хімічно виготовлений глюфосинат (форма фосфінотріцину) діє безпосередньо на рослини, тоді як біалафос потребує метаболічного перетворення у фосфінотріцин. У даний час для боротьби з бур’янами на полях цукрових буряків реалізуються стратегії біологічного контролю або використовуються природні фітотоксини. Відомі вчені зазначили, що з використанням біогербіцидів боротьба з бур’янами цукрових буряків може бути ефективною протягом більш тривалого періоду.

Таблиця 4. Гербіциди, що застосовуються у виробництві цукрових буряків, та їх вплив на культуру та бур’яни

Стійкість цукрових буряків до гербіцидів

Більшість селективних гербіцидів впливають на ріст цукрових буряків, коли первинні симптоми починають проявлятися на листках. Тому нестача селективності знижує врожайність цукрових буряків. Технології генетичних модифікацій (генна інженерія), стійкі до гербіцидів широкого спектру дії, можуть змінювати гербіциди вузького спектру дії, які зараз використовуються, підтримуючи виробництво цукрових буряків. Два гербіциди широкого спектру дії, а саме гліфосат та глюфосинат, виявилися стійкими до генетично модифікованих сортів цукрових буряків. Генетичне вдосконалення цукрових буряків, стійких до дії гербіциду, підвищило потужність рослин раннього посіву, що збільшує здатність сільськогосподарських культур уловлювати сонячне світло, боротися з бур’янами та покращує вихід цукру. Завдяки зниженню фітотоксичності гербіциду урожайність цукрових буряків збільшилася на 15%, що зменшило витрати приблизно на 15%. Інтенсивне використання більше ніж однієї стійкої до гербіцидів культури може спричинити проблеми з ауткросінгом стійкості, бур’янами, стійкими до дії гербіциду, та рослинами-самосівами, забрудненням поверхневих вод, змінами різноманіття бур’янів та пошкодженням нецільових рослин шляхом застосування різних гербіцидів. Тому для вирішення зазначених проблем ефективні методи регулювання необхідно реалізовувати перед широкомасштабним вирощуванням стійких до гербіцидів культур.

Скорочення використання гербіцидів

Комплексна боротьба з бур’янами

Це системний підхід до боротьби з бур’янами, що включає застосування стратегій, принципів, практик, методів та матеріалів комплексним, інтегрованим, екологічно безпечним та економічним способом для забезпечення оптимального виробництва. Комплексна боротьба зі шкідниками (IPM) є ефективним способом боротьби зі шкідниками шляхом застосування всіх практик (культурних, біологічних та хімічних) із метою зменшення економічних та екологічних ризиків. Комплексна боротьба з бур’янами сприяє зменшенню залежності від пестицидів у вирощуванні сільськогосподарських культур. Справжня агрономічна потреба полягає лише у захисті врожаю під час критичної стадії боротьби з бур’янами, коли бур’ян здатний викликати втрати врожаю. Вчені стверджують, що поле цукрових буряків необхідно утримувати без бур’янів від 15 до 40 днів після проростання насіння. Необхідно ретельно обирати долю гербіцидів, стійкість та терміни боротьби з бур’янами. Втрати 50-70% врожаю цукрових буряків відбуваються, коли прополка відкладається від 60 до 90 днів після посівної. Комплексну боротьбу з бур’янами необхідно застосовувати для зменшення конкуренції з бур’янами, збільшення виробництва сільськогосподарських культур та чистого прибутку.

Розприскування добавок після появи сходів

Активність діючої речовини пестициду або гербіциду можна модифікувати за допомогою добавок. Ці добавки можуть забезпечити зниження кількості обробок, рівномірність їх розподілу, підвищення ефективності та безпеки використання. Залежно від складу та механізму дії, добавки можна диференціювати як поверхнево-активні речовини та розпилювачі (аніонні, катіонні, неіонні, амфотерні), стабілізатори (емульгатори, диспергатори, проти флокуляції, посилювачі сумісності), розчинники, масла (парафінове та рослинне), покращувачі осадів (клеї та плівкоутворювачі), піноутворювачі та противспінювачі та буферні речовини, які дають можливість замінити більш токсичні продукти та збільшити біотичну дію деяких сумішей, в яких використовується насіннєве масло (наприклад, реп’яхове) та буферні агенти (оптимізатори рН).

Періодичне обприскування

Гербіцидні розпилювання з короткими перервами відомі як переривчаста або періодична техніка розпилення. Користь цих повторюваних розпилень виявляється в системі розпилення діючих речовин із невеликою відстанню між краплями. Отже, періодичне розпилення рівномірно розподіляє краплі на листках, при цьому витримується більший інтервал між обприскуваннями, порівняно з традиційним методом. Цей метод обприскування був розроблений для зменшення використання гербіцидів та пестицидів (-48%).