За матеріалами статті на тему «Наслідки вилучення системних діючих речовин із обробки насіння цукрових буряків для захисту рослин в Угорщині» («Plant protection consequences in Hungary of the withdrawal of systemic active substances from sugar beet seed treatment») журналу «Frontiers in Agronomy», квітень 2024 р.

До введення неонікотиноїдів на початку 1990-х років інсектицидна обробка насіння цукрових буряків часто доповнювалася гранулами або спреями, які застосовувалися під час посівної, а також для боротьби з комахами-шкідниками протягом вегетаційного періоду. Для цього використовувалися різні органофосфати, карбамати або піретроїди, які в останні десятиліття були замінені неонікотиноїдною обробкою насіння. Завдяки їх високій ефективності в боротьбі з широким спектром шкідників і підтримці високої стабільності врожаю, неонікотиноїди стали широко використовуватися для обробки насіння цукрових буряків у більшості європейських країн (Міжнародна конфедерація європейських виробників цукрових буряків, 2018). Оскільки неонікотиноїди забезпечували адекватний захист, у більшості випадків не було необхідності в додатковому застосуванні інсектицидів.

Альтернативи неонікотиноїдам менш вивчені з причин, які включають відкладену заборону на неквітучі культури та ефективність дії тіаметоксаму проти основних шкідників. Дослідження зосереджувалися на інших культурах, таких як ріпак і кукурудза. Неонікотиноїди навряд чи можна замінити в боротьбі з найшкідливішими шкідниками, оскільки ефективних альтернатив немає. Протягом останніх 3 років в Угорщині було видано надзвичайний дозвіл на використання тіаметоксаму для обробки насіння цукрових буряків, але наступного року цей дозвіл буде скасовано.

Враховуючи поточну ситуацію, боротьба зі шкідниками включає обробки посівів, які посилюють вплив на навколишнє середовище.

Виробництво цукрових буряків в Угорщині

Цукрові буряки відігравали важливу роль у рослинництві Угорщини до кінця ХХ століття. Але в результаті реформи європейського цукрового режиму 2006 року чотири з п’яти цукрових заводів, що працювали в Угорщині, були законсервовані, а площа посівів скоротилася зі 100 тис. га до приблизно 10 тис. га за останнє десятиліття (Угорське центральне статистичне управління, 2022).

Зараз в Угорщині виробництво цукрових буряків зосереджено в основному в регіоні єдиного діючого цукрового заводу (Рис. 1). Цукровий буряк потребує однієї з найбільш інтенсивних технологій виробництва серед культур, які вирощуються в Угорщині, а вилучення діючих речовин пестицидів вказує на ускладнення контролю ранньовесняних шкідників.

Рис. 1. Загальне виробництво цукрових буряків (т) в Угорщині в 2021 році. За даними Центрального статистичного управління Угорщини (2022 р.).

Ґрунтові та ранньовесняні членистоногі шкідники цукрових буряків

При вирощуванні цукрових буряків найбільш важливими ранньовесняними шкідниками є:

Личинки Scarabaeidae (пластинчастовусі), які завдають шкоди, пошкоджуючи та руйнуючи поверхню кореня, що проявляється ранніми симптомами в’янення. Tenebrionidae (чорнотілки), такі як Opatrum sabulosum L. і Omophlus proteus Kirsch, — це личинки, які пошкоджують підземні органи рослин, можуть призводити до в’янення та подальшої загибелі буряків, особливо під час посухи.

Личинки Elateridae (ковалики), такі як Agriotes sputator L., Agriotes lineatus L., Agriotes obscurus L. та Agriotes ustulatus Schaller, викликають загибель молодих рослин шляхом пошкодження їхніх підземних органів.

Asproparthenis punctiventris (довгоносик буряковий звичайний), Chromoderus fasciatus Müller (смугастий буряковий довгоносик) Asproparthenis affinis Schrank, Otiorhychus ligustici L. (любистковий довогоносик) і Psallidium maxillosum Fabricius (довгоносик чорний) становлять значну загрозу для виробництва цукрових буряків як у вигляді личинок, так і в стадії імаго. Личинки живляться підземними тканинами, а імаго — першими листочками, зменшуючи площу поверхні листка або поглинаючи поверхневу меристему.

A. punctiventris і C. fasciatus є видами, які завершують свій життєвий цикл протягом року та існують у дорослій формі протягом зими. Навпаки, P. maxillosum (довгоносик чорний) проходить личинкову стадію в перший рік і досягає дорослої особини на другому році життя, так і Tanymecus palliatus Fabricius та Tanymecus dilaticollis Gyllenhal, які здебільшого завдають значної шкоди однодольним рослинам, а також викликають пошкодження молодих цукрових буряків навесні. T. Palliatus, види Tanymecus, також є небезпечними для молодих цукрових буряків, оскільки вони віддають перевагу дводольним рослинам-господарям.

Chaetocnema tibialis Illiger є найпоширенішим шкідником в Угорщині, але він призводить до повної загибелі рослин рідше, ніж A. punctiventris. Вони пошкоджують листя буряків під час їх раннього розвитку, а дорослі особини злущують поверхню листя. Імаго зимують і залишають місця зимівлі при середній температурі 8-10°C, а потім заселяють листя буряків.

Aphis fabae Scopoli (чорна бурякова попелиця) наносить колоті рани на флоему за допомогою сисного ротового апарату. В Угорщині популяція попелиць може мати до 14 поколінь, що викликають потенційну шкоду для рослин із березня по вересень. Вірус некротичної жовтухи буряка є відомим вірусним захворюванням, яке вражає цукровий буряк. Його основним переносником є попелиця. Національна асоціація виробників цукрових буряків (CTOSZ) активно виступала за використання тіаметоксаму як екстреного засобу для обробки насіння цукрових буряків протягом останніх 3 років через необхідність ефективного захисту рослин від переносників даної хвороби.

На Рис. 2 показано період ураження цукрових буряків ґрунтовими та ранньовесняними членистоногими шкідниками.

Рис. 2. Періоди пошкодження цукрових буряків ґрунтовими та ранньовесняними членистоногими шкідниками в Угорщині

Ефективність обробки насіння цукрових буряків неонікотиноїдами за останні десятиліття

Неонікотиноїди — це група сучасних пестицидів, які використовуються у виробництві цукрових буряків для боротьби з різними видами шкідників. Спочатку вони використовувалися як альтернатива галогенопохідних вуглеводнів через їх системні властивості, які дозволяють їм поглинатися та переміщуватися в рослинах, і були виявлені високоефективними. 

Неонікотиноїди — це речовини, які відіграють агоністичну роль у нікотинових ацетилхолінових рецепторах (nAChR), таким чином відкриваючи іонні канали. Крім того, їх інсектицидна дія також частково проявляється в електричних кальцієвих каналах. Відмінності між nAChR членистоногих і ссавців, зокрема у властивостях і структурі субодиниць, можуть пояснити високу вибірковість неонікотиноїдів для членистоногих і їх передбачувану відносно низьку токсичність для ссавців.

Обприскування інсектицидами було необхідним лише у випадках, коли тиск звичайного бурякового довгоносика (A. Punctiventris) був високим, тому обробка насіння неонікотиноїдами сприяла значному зменшенню кількості інсектицидних обробок. Це ще більше розвинулося з появою обробок насіння неонікотиноїдами, таких як дражування, плівкове покриття, гранулювання або багатошарове покриття, ефективних для захисту молодих рослин від пошкодження шкідниками. Починаючи з 1990-х років неонікотиноїди широко використовувалися для обробки насіння, зокрема цукрових буряків. Неонікотиноїди мають значну перевагу перед попередніми ґрунтовими інсектицидами, оскільки вони мають широкий спектр цільових організмів та ефективні проти ранньовесняних шкідників протягом досить тривалого часу (Рис. 3).

Рис. 3. Тривалість дії діючих речовин тіаметоксаму (Syngenta Seedcare, 2023a), тефлутрину (Syngenta Seedcare, 2023b), циперметрину (Всесвітня організація охорони здоров’я та ін., 1989) та пірімікарбу (Міжнародна програма з хімічної безпеки та Всесвітня організація охорони здоров’я, 1986), що використовуються для захисту цукрових буряків

Проте все більше досліджень показують, що неонікотиноїди можуть мати несприятливий вплив не лише на цільові види, але й на інших комах, зокрема на запилювачів, таких як бджоли. Як наслідок, значно зросло занепокоєння щодо використання неонікотиноїдів.

Вплив на запилювачів і навколишнє середовище

Неонікотиноїди потенційно впливають на нецільові організми, включаючи запилювачів, таких як бджоли, оскільки вони накопичуються в пилку оброблених рослин і мають токсичну дію на запилювачів, відповідно до класифікації Агенції з охорони довкілля США (EPA) як агенти II та III класу токсичності. Однак ця класифікація не стосується цукрових буряків щодо популяції бджіл, оскільки буряки є дворічною культурою, однак їх збирають восени першого року, до початку їх цвітіння. Важливо зазначити, що більшість досліджень були зосереджені на квіткових рослинах, оскільки бджоли можуть легко збирати з них пилок.

Щодо неонікотиноїдів або інших активних речовин, які використовуються у виробництві цукрових буряків, інсектицидна обробка впливає на запилювачів опосередковано через накопичення в ґрунті та рослинні залишки. Крім того, тип ґрунту має важливе значення для динаміки вимивання інсектицидів у залишковому розрізі. Наприклад, що стосується профілів елюції, в піщаному ґрунті неонікотиноїди демонструють високу мобільність і схильні до вимивання. Однак у суглинному ґрунті вони мають помірну рухливість.

Подібно до неонікотиноїдів, були підняті питання про вплив піретроїдів на навколишнє середовище, зокрема на запилювачів. Піретроїди отримують з піретринів, які є природним компонентом хризантеми. Вони порушують нормальне функціонування нервової системи комах, змінюючи вольтаж-чутливі натрієві канали, що призводить до припинення їх нормальної діяльності. У Китаї трирічне дослідження залишків піретроїдів виявило забруднення багатих на нектар рослин піретроїдними інсектицидами, тобто, як це було у випадку з неонікотиноїдами, у виробництві цукрових буряків це не впливає безпосередньо на запилювачів.

Таким чином, ані неонікотиноїди, ані піретроїди не становлять прямого ризику для бджіл, вони скоріше впливають на однорічні рослинні культури наступного сезону вирощування через поглинання їх залишків із ґрунту.

Вплив вилучення тіаметоксаму на сучасний захист рослин

У 2018 році Єврокомісія заборонила використання неонікотиноїдних інсектицидів імідаклоприду, клотіанідину та тіаметоксаму на орних культурах через їх можливий негативний вплив на популяції медоносних бджіл. Однак це рішення було прийнято з деякими винятками, такими як дозвіл на використання цих активних речовин у закритих теплицях. У результаті орні культури, включно з цукровим буряком, залишилися незахищеними від шкідників, у той час як тиск шкідливих організмів продовжує зростати. Тим не менш, уповноважений орган відхилив дозвіл на екстрене використання інсектициду Cruiser SB (600 г/л тіаметоксаму) для обробки насіння цукрових буряків, а в 2020 році він був ініційований Національною асоціацією виробників цукрових буряків. На підставі рішення Європейського суду від 19 січня 2023 року у справі C-162/21 надання екстреного дозволу на продажі продуктів для обробки насіння, а також на продажі і використання насіння, обробленого цими засобами, є незаконним, а продукти, в яких маркетинг і використання насіння, обробленого цими продуктами, прямо заборонені нормативним актом (InfoCuria, 2023). Відповідно, в Угорщині слід вивчити альтернативні рішення для захисту цукрових буряків у наступному сезоні.

Системні діючі речовини, що очікують на розгляд і які зараз доступні на ринку

Через вилучення неонікотиноїдів обробка насіння наразі здійснюється контактними піретроїдами, які не завжди забезпечують достатній захист від значної присутності шкідників, і тому стає виправданим застосування знезараження ґрунту як додаткової обробки проти шкідників на молодих цукрових буряках за допомогою піретроїдних активних речовин, які можуть забезпечувати більший інсектицидний тиск на навколишнє середовище, порівняно з попередньою практикою. Тому доцільно було б розглянути можливе включення в технологію захисту насіння цукрових буряків інших нових інсектицидів системної дії.

У системі вирощування цукрових буряків альтернативи неонікотиноїдам менше вивчені. Причинами цього є відкладена заборона на неквітучі культури та ефективність тіаметоксаму проти низки шкідників. Велика увага приділялася таким системам цвітіння, як ріпак, де розглядалися негативні наслідки вилучення неонікотиноїдів, а потенційні альтернативи стали дозволеними для обробки насіння. Дослідження 2017 року порівнювало використання тіаметоксаму та альтернативних стратегій на цукрових буряках як профілактичного заходу до введення очікуваної заборони.

Однак біологічний контроль, задіяний у комплексній боротьбі зі шкідниками, не розглядався щодо шкідників цукрових буряків, нещодавно почали досліджувати лише попелицю. Випробовувалися засоби обробки проти бурякової попелиці, не засновані на неонікотиноїдах, і хоча деякі інші інсектициди були ефективними, біопестициди (нехімічні пестициди, отримані з натуральних продуктів) виявилися набагато менш ефективними.

У 2022 році досліджувалися стратегії біологічного контролю попелиці та пов’язана з нею передача вірусної жовтухи буряків. Було зроблено висновок, що використання семіохімічних агентів, ентомопатогенних грибів і ризобактерій, що сприяють росту рослин, у поєднанні зі стійкими сортами буряків є найбільш перспективними, і що це вимагає створення синергії на основі експериментальних даних, наданих різними партнерами (національними дослідницькими центрами, університетами, приватними компаніями та асоціаціями бурякоцукрової галузі).

Відповідно до одного з перших досліджень, спрямованих на оцінку використання прогнозування вірусів у цій системі на основі громадської думки, коли оцінювали життєздатні альтернативи обробці насіння тіаметоксамом, альтернативні стратегії боротьби зі шкідниками були обмежені, зокрема системи проти бурякової попелиці (Aphis fabae L. ), такі як біологічний контроль і сівозміна, які виявилися слабкою відповіддю на загрозу вірусної жовтухи.

Проведене в 2015 році дослідження дійшло висновку, що комплексна боротьба зі шкідниками має потенціал, але вимагає часу та інвестицій. У 2019 році вивчалися альтернативи неонікотиноїдам проти ґрунтових видів Agriotes, було виявлено, що найпоширенішою високоефективною альтернативою неонікотиноїдам є піретроїди. Однак, через їх механізм дії, збільшення застосування та впливу на навколишнє середовище, ця група не може забезпечити ефективне рішення для захисту рослин, щоб замінити неонікотиноїди, тому варто розглянути альтернативні рішення для обробки насіння.

Додатковий ризик одностороннього використання цієї групи інсектицидів може викликати подальше серйозне фітосанітарне занепокоєння. Покращена транслокація цього активного інгредієнта робить його добре придатним для обробки насіння, і існує менший ризик перехресної резистентності через інший спосіб дії, крім того, ця речовина вже використовується для ріпаку (Brassica napus L.).

Діаміди є одними з найдосконаліших інсектицидів зі специфічною цільовою активністю, які можна розглядати як альтернативу неонікотиноїдам. Це сполуки з широким спектром шкідників і системним, а також широким токсикологічним профілем. Діаміди активують ріанодинові рецептори комах, що призводить до неконтрольованого вивільнення кальцію та пригнічує скорочення м’язів (викликає параліч). Це робить комаху нерухомою та нездатною харчуватися. Серед них ціантраніліпол, крім базипетальної та трансламінарної транслокації, також транслокується акропетально, тому успішно використовується на орних культурах (ріпак, кукурудза, соя, рис), порівняно з іншими діамідами. Він ефективний проти кількох видів як жувальних, так і сисних шкідників у рослинництві. Розроблені нині діаміди, такі як цикланіліпрол і тетраніліпрол, які є системними активними речовинами, доступні з 2015 року, але наразі ще не дозволені до використання на цукрових буряків в Угорщині.

Похідні флупірадифурону та бутеноліду мають подібний механізм дії, що й неонікотиноїди, і подібну хімічну структуру. Бутеноліди є типовими нейротоксинами, які викликають параліч комах шляхом постійної стимуляції нервових закінчень після надмірної активності м’язів, особливо у сисних шкідників. Характеризуються системним, хорошим трансламінарним поширенням рослинної тканини. Проте певний ступінь перехресної резистентності було продемонстровано для цієї активної речовини у Bemisia tabaci (білокрилка тютюнова).

Спіротетрамат, похідна тетрамінової кислоти, має широкий спектр застосування завдяки своїй двонаправленій (базипетальній та акропетальній) системній транслокації та властивостям інгібування біосинтезу жирних кислот. Він має сприятливі екологічні та екотоксикологічні властивості, але він ще не доступний.

Трифлумурон також є системною сполукою і відіграє важливу роль у програмах комплексної боротьби зі шкідниками. Він діє шляхом блокування хітинсинтази комах, що розвиваються, та ефективний проти жувальних комах, що дихають ротом, а також має ефект руйнування яєць.

Висновки

Неонікотиноїди широко використовувалися в технології виробництва цукрових буряків до 2010 року, а до 2019 року — у всіх обробках насіння, які підвищували захист цукрових буряків від ранньовесняних шкідників, усуваючи одну з найбільш дорогих і серйозних проблем буряківництва. Однак в Угорщині через вплив неонікотиноїдів на навколишнє середовище, особливо на медоносних бджіл, було скасовано надзвичайний дозвіл на їх використання. Досвід показав, що в технологію вирощування цукрових буряків необхідно включити додаткові заходи захисту рослин для обмеження застосування менш ефективних обробок.

Таким чином, здаються неминучими майбутні дослідження альтернатив неонікотиноїдам для боротьби зі шкідниками. Ціантраніліпрол, який не використовувався на цукрових буряках, може бути хорошою альтернативою, оскільки поточні методи обробки посівів мають більший загальний вплив на навколишнє середовище, ніж неонікотиноїди, а застосування системних речовин у виробництві цукрових буряків має менший прямий вплив на навколишнє середовище, порівняно з іншими видами квітучих культур, і становлять менший ризик резистентності та перехресної резистентності. Це, безумовно, має великий вплив на вирішення проблем захисту цукрових буряків.