Тема 2.1.Пестициди як фактор забруднення навколишнього середовища

1. Забруднення біосфери пестицидами та їх негативний вплив на природу і людину

2. Екологізація захисту рослин

2.1. Агротехнічний метод

2.2. Біологічний метод

2.3. Раціональне застосування хімічного методу

2.4. Механічний метод

2.5. Фізичний метод

1. Забруднення біосфери пестицидами та їх негативний вплив на природу і людину

До небезпечних речовин антропогенного походження, що надходять у навколишнє середовище, поряд з промисловими відходами, належать також хімічні засоби боротьби з шкідливими організмами – пестициди. Обсяг цих біологічно активних і частіше високотоксичних для людини і тварин речовин, що використовуються щорічно в світовій практиці, нині досягає понад 2 млн. т.

Пестициди застосовують головним чином на сільськогосподарських угіддях і в невеликому обсязі в лісах, однак внаслідок циркуляції у повітряному й водному середовищах і перенесення живими організмами по ланцюгах живлення, вони можуть дуже поширюватися в природних ландшафтах, потрапляючи в харчові продукти, і завдавати шкоди тваринному світу і здоров'ю людини.

Пестициди відомі давно. Так, у Китаї, починаючи з XVI століття, застосовують миш'як як засіб боротьби з шкідниками сільськогосподарських культур. Арсеніт міді, винайдений ще у XVIII столітті, поклав початок серії миш'якових препаратів, які використовують і тепер як інсектициди. В XIX столітті поштовхом для наукових досліджень хімічних засобів захисту рослин послужили ряд трагічних подій: протягом трьох років в Ірландії лютував картопляний голод через глибоке захворювання бульб; спалах подібної епіфітотії виник у Німеччині; приблизно в той же час (50-ті роки) виноградники Австрії, Німеччини, Франції постраждали від захворювань, внаслідок яких загинуло майже 80 % урожаю.

Підраховано, що прибуток від застосування пестицидів у три рази перевищує витрати на їх виробництво. Але, будучи могутнім засобом проти шкідників, хвороб і бур'янів, пестициди є одним із найнебезпечніших факторів забруднення навколишнього середовища. Вони шкідливі для всіх живих організмів, включаючи корисних комах, тварин і людей.

За даними ЮНЕСКО, пестициди в загальному обсязі забруднення біосфери землі займають 8 – 9 місце після таких речовин, як нафтопродукти, ПАР (поверхнево-активні речовини), фосфати, мінеральні добрива, важкі метали, окиси азоту, сірки, вуглецю та інші сполуки.

Незважаючи на те, що пестициди становлять дуже незначну частину загальної маси забруднювачів, що надходять у зовнішнє середовище, вони можуть бути дуже небезпечними внаслідок високої біологічної активності.

Надходження пестицидів у сільськогосподарський ландшафт відбувається головним чином при проведенні хімічних засобів боротьби із шкідливими організмами наземними засобами чи авіацією, внаслідок випаровування з поверхні ґрунту або рослин, при витіканні під час зберігання і транспортування тощо.

Технічні продукти більшості речовин, що застосовують як пестициди, не розчиняються у воді і для практичного використання їх випускають у таких різноманітних препаративних формах: емульгуючі концентрати (е. к.), при розведенні водою утворюють водні емульсії; порошки, що змочуються (з. п.), при розбавленні водою утворюють повільно осідаючі суспензії; концентрати (к.) технічної речовини, що призначені для обприскування рослин; гранульовані препарати (г. п.), які містять діючу речовину і наповнювач (бентоніт, каолін, вермикуліт, трепел) або суперфосфат. Виготовляють гранули діаметром від 0,25 до 5 мм для наземного і внутрішньоґрунтового застосування.

Способи застосування пестицидів залежать від їх призначення, препаративної форми. Це обробка посівного матеріалу інсектицидами і фунгіцидами, обприскування, обпилювання, обробка гранульованими препаратами.

Раціональне застосування інсектицидів, фунгіцидів і гербіцидів ґрунтується на різних тактичних підходах, зумовлених особливостями біології шкідників, збудників хвороб, бур'янів і характером проявлення їх шкідливості.

При обробці сільськогосподарських угідь пестицидами частина їх втрачається внаслідок знесення вітром, розсіювання в атмосфері з потоками повітря. Залежно від технології застосування і фізичних властивостей препаративної форми на рослини і ґрунт осідає 40 – 70 % норми витрати, утворюючи початковий запас токсичної речовини. Крім того, багато які пестициди можуть поширюватися за межі оброблюваних ділянок і більш чи менш тривалий чнс циркулюють у біосфері. В атмосферу вони надходять безпосередньо при їх застосуванні, а також унаслідок випаровування з поверхні ґрунту, рослин, води. Потім у результаті конденсації парів і утворення краплинно-рідких або твердих часток пестициди з атмосфери потрапляють у ґрунт, на поверхню рослин і у водойми, поширюючись на великих територіях. У водойми вони надходять з поверхневими і підґрунтовими стоками із сільськогосподарських угідь.

Хімічні препарати шкідливі для людини і навколишнього середовища. Потенційна загроза від їх використання полягає як у гострій токсичності при потраплянні в організм людини або тварин, так і в хронічній дії, в кумулятивному ефекті, в міграції залишків пестицидів водними і повітряними шляхами на значні відстані.

Хрестоматійним прикладом глобальної міграції хлорорганічних пестицидів, зокрема ДДТ, є кумуляція їх у жирі пінгвінів, які живуть в Антарктиді. Так, за даними, надрукованими в Німеччині, з атмосфери на територію Північного моря щорічно випадає до 300 т ДДТ. Нагромадження пестицидів в окремих тканинах відбувається непомітно. Але коли кількість їх досягає певного рівня, вони призводять до порушення функцій найважливіших органів, захворювання і зниження стійкості організму.

Серед хвороб, які можуть з'явитися внаслідок токсикації організму, відмічають злоякісні пухлини (головним чином пухлияи печінки), хромосомні порушення, підвищення інтенсивності мутаційного процесу, що пов'язано з підвищенням частоти прояву спадкових хвороб обміну, аномалій розвитку тощо.

Більше половини пестицидів належать до мутагенів-речовин, які змінюють спадкову природу рослин і тварин, включаючи людину. Відомо, що прометрин порушує не тільки білкоутворюючу, але й протромбіноутворюючу функцію печінки, зменшує кількість еритроцитів і гемоглобіну у крові. Крім порушень, які викликаються в організмі атразином і прометрином, пропазин порушує діяльність центральної нервової системи і терморегуляцію тіла. Основні зміни при отруєнні тварин похідними речовинами (лінурон, монурон) відбуваються в печінці, нирках і селезінці. Крім того, вони несприятливо впливають на ендокринну систему і обмін речовин.

В останнє десятиріччя різко зросла кількість алергічних захворювань, що є одним з наслідків впливу пестицидів.

Внаслідок багаточисленних досліджень рослин, комах і тварин нагромаджено досить великий матеріал про мутагенні властивості гербіцидів. Наприклад, у хлор-ІФК та інших карбаматах встановлено здатність підвищувати рівень поліплоїдії у рослин, а також мутагенну активність атразину, симазину і 2,4-Д.

За останні 20 років ряд масових отруєнь було викликано пестицидами. Це відбувалося, головним чином, із двох причин: внаслідок забруднення харчових продуктів під час їх перевезення і зберігання, а також у результаті використання в їжу протруєного насіння.

Таким чином, пестициди є одним з вагомих факторів забруднення навколишнього середовища.

2.Екологізація захисту рослин

Потенційна загроза пестицидів, їх нагромадження в навколишньому середовищі потребують наукового пошуку і розробки підходів до організації захисних заходів. Такими є інтегровані системи захисту рослин, які мають природоохоронний напрямок, їх проводять і планують з урахуванням особливостей розвитку шкідливих організмів і рослин, що ними пошкоджуються, а також зональних особливостей застосування.

Комплексом профілактичних заходів, які входять до системи, треба створювати умови, що пригнічують популяції шкідників та збудників хвороб і позбавляють їх можливості зберігатися в резерваціях у несприятливі сезони року. Поряд із цим, системи повинні передбачати використання стійких сортів і гібридів, а також активні методи боротьби з шкідливими організмами шляхом раціонального застосування пестицидів, мікробіопрепаратів і ефективних ентомофагів.

Обов'язковою передумовою успішного функціонування інтегрованих систем є знання закономірностей формування шкідливої й корисної фауни і збудників хвороб у конкретному агробіоценозі, про що було викладено в попередньому розділі.

Інтегровані системи заходів включають методи боротьби в такій збалансованій послідовності, при якій максимально зберігається вплив корисних факторів зовнішнього середовища і виключається можливість забруднення навколишнього середовища шкідливими речовинами.

Інтегровані системи включають такі методи боротьби з шкідниками: агротехнічний, біологічний, хімічний, фізичний, механічний, карантин рослин.

2.1. Агротехнічний метод

Агротехнічний метод, будучи одним з основних в інтегрованих системах захисту, раціонально поєднує вимоги захисту рослин і охорони навколишнього середовища. Провідне значення цього методу підкреслювалося багатьма вченими (Курдюмов Н.В., Щеголев В.Н., Поляков І.Я., Павлов І.Ф., Гриванов К.П., Дядечко М.П., Сусідко П.І. та інші).

Застосування цього методу ґрунтується на взаємовідносинах між рослинами, шкідниками і зовнішнім середовищем. За допомогою агротехнічних заходів можна створити несприятливі умови для розвитку і розмноження шкідливих видів і сприятливі умови для росту й розвитку пошкоджених ними рослин, а також для корисних видів тварин. За допомогою селекції виводять форми рослин, стійкі до шкідників, або такі, що не пошкоджуються ними.

Більшість агротехнічних заходів мають профілактичний характер, запобігають розмноженню шкідливих комах. Однак деякими атроприйомами можна безпосередньо знищити шкідників.

Інтенсивність розмноження шкідливих комах та їх шкідливість у значній мірі залежать від багатьох факторів навколишнього середовища, серед яких найбільш суттєвими є наявність їжі (кормових рослин) і кліматичні, особливо мікрокліматичні, умови проживання. За допомогою відповідних прийомів агротехніки та селекції можна змінити умови живлення і мікроклімату, місця проживання комах у несприятливий для них бік. Раціонально побудований комплекс агротехнічних заходів на тривалий строк запобігає масовому розмноженню багатьох шкідливих комах і різко зменшує їх шкідливість.

Останнім часом усе більше дослідників вказують на біоценотичну роль агротехнічних прийомів, що означає можливість підвищення активності природних популяцій ентомофагів.

Найбільше значення з точки зору захисту рослин мають такі заходи: сівозміна, система обробітку ґрунту, система добрив, очищення і сортування насіння, строки і способи сівби, боротьба з бур'янами, а також строки і способи збирання врожаю.

Сівозміна. Чергування культур у сівозміні може бути таким, що погіршує живлення шкідників і розвиток хвороб. Особливо ефективна сівозміна для зниження чисельності і шкоди шкідників (монофагів), наприклад, горохової зернівки та хлібної жужелиці.

Вплив сівозміни треба враховувати і щодо багатоїдних шкідників (дротяники, несправжні дротяники тощо), причому протягом 2 – 3 років з урахуванням біології цих шкідників. На збудників хвороб (сажка кукурудзи, кореневі гнилі зернових та ін.) суттєво впливає чергування культур. Правильне чергування культур забезпечує максимальне пригнічення всіх біотипів бур'янів, зниження шкідливості спеціалізованих видів шкідників і хвороб.

Проведені досліди показали, якщо середня забур'яненість одного поля сівозміни з чотирма полями озимої пшениці й одним полем чорного пару умовно становить понад 100 %, то в сівозміні без чорного пару вона зростає на 30,2 – 65,8 %. Заміна в 10-пільній сівозміні (без чорного пару) двох з чотирьох полів озимої пшениці кукурудзою на зерно збільшила середню забур'яненість посівів у розрахунку на одне поле на 5,9 шт./м² бур'янів. Аналогічно проявляється висока шкідливість повитиці в посівах соняшнику при поверненні його на попереднє поле раніше, як через 7 – 8 років. Отже, шляхом правильного підбору в сівозмінах питомої ваги культур з високою конкурентною здатністю та чорного пару можна ефективно боротися з бур'янами без застосування гербіцидів або при їх мінімальних витратах.

Добрива. За їх допомогою можна значно зменшити або підвищити стійкість рослин до шкідливих організмів, посилити регенераційну здатність рослин. Вони прямо діють на деяких шкідників і збудників хвороб.

У цілому значення добрив у боротьбі з шкідливими організмами таке: використання добрив для безпосереднього знищення шкідників, погіршення умов живлення шкідливих організмів на рослинах, зміна темпів росту і розвитку рослин, підвищення стійкості рослин до пошкодження й ураження хворобами. Наприклад, незбаланеованість норм добрив, особливо азоту, є однією із суттєвих причин підвищення чисельності злакових попелиць і ураженості озимої пшениці кореневими гнилями та борошнистою росою (одним з прикладів може бути збільшення ураженості парової озимини борошнистою росою при внесенні безводного аміаку в парове поле), кукурудзи – кореневими і стебловими гнилями, а соняшнику – білою і сірою гнилями тощо. Тому суворе дотримання рекомендованих норм добрив є важливим фактором у вирішенні питання захисту цих культур від вказаних шкідливих організмів без додаткового застосування пестицидів.

Обробіток ґрунту. Система обробітку ґрунту – один із суттєвих агротехнічних заходів боротьби з багатьма шкідливими організмами. Обробітком ґрунту можна добитися як безпосередньої загибелі ґрунтових шкідників, так і різкого зниження їх розмноження, виживання, зменшення чисельності та шкоди.

Підготовка насіння. Очисткою і сортуванням насіння домагаються значного зменшення шкідників, які розвиваються всередині насіння (горохова зернівка, люцернова товстоніжка та ін.), а також ряду збудників хвороб (біла гниль соняшника, хвороби насіння кукурудзи тощо).

Найбільш екологічно обґрунтованим є метод токсикації сходів інсектицидами, який дає можливість більш як у 5 разів зменшити витрату препаратів.

Уже тепер цей метод добре відпрацьований і дає практичні результати при захисті цукрових буряків, озимої пшениці та кукурудзи. В останні роки різко зростає інтерес до захисту озимини від цикадок і рекомендується навіть дві обробки метафосом: у фазу 2 – 3 листків та осіннього кущіння. За нашими даними, обидві ці обробки можна виключити, якщо провести передпосівну обробку насіння фосфамідом (2 кг/т) разом з гуматом натрію і РКД. При цьому в природу потрапляє у 5 разів менше пестицидів при практично однаковій їх токсичності для шкідників.

Зменшенню норм витрати протруювачів і захисту навколишнього середовища та людини сприяє метод інкрустації насіння, який інтенсивно впроваджується у виробництво (протруювання з плівкоутворюючими полімерами). При великих обсягах обробки зернових колосових цілком технологічним і більш доступним є застосування РКД.

Оптимальні строки проведення робіт. Поліпшенню фітосанітарного стану посівів сприяє виконання основних робіт у кращі агротехнічні строки.

Порушення оптимальних строків проведення основних робіт у рільництві значно знижує бур'яноочищувальну та фітосанітарну ефективність агротехнічних прийомів і створює передумови збільшення обсягів застосування пестицидів. Так, при проведенні досходового боронування посівів кукурудзи у фазі „білої нитки” знищується 90 – 95 %, у фазі 1 – 2 листки – 65 – 75%, 3 – 5 листків і більше – тільки 15 – 20 % бур'янів.

Запізнення з проведенням першого міжрядного обробітку в посівах кукурудзи на 1 – 2 тижні знижує врожайність її зерна на 2,1 – 3,5 ц/га.

Проведення міжрядного обробітку на 3 тижні пізніше супроводжується недобором більше 5 ц/га зерна цієї культури порівняно з оптимальним строком (фаза 5 – 6 листків).

Недотримання строків сівби озимої пшениці призводить до підвищення шкідливості злакових мух, цикадок і злакових попелиць, а також пов'язаних з ними вірусних хвороб; кукурудзи – до підвищення загибелі сходів від ґрунтових шкідників, пліснявіння насіння, шведської мухи, озимої совки. Так, за багаторічними даними, пошкодженість озимої пшениці злаковими мухами при висіві її в оптимальні строки в Степу становить – 3,6 – 7,0 %, тоді як у ранні строки – до 30,8 – 42,6 %; у роки масового розвитку цикадок пошкодженість рослин по цих строках буває 11,6 і 86,7 % відповідно. Виключення цього фактору дає змогу відмовитися від застосування інсектицидів.

Важливо провести в оптимальні строки і лущення стерні. Так, раннє лущення слідом за збиранням озимини забезпечує загибель на поверхні ґрунту і його верхньому шарі майже половини хлібних клопів, хлібної жужелиці, злакових мух, хлібних пильщиків, трипсів. Затримання з проведенням цього заходу на 12 – 14 днів різко знижує його фітосанітарне значення.

Збільшення періоду збирання кукурудзи понад 30 – 35 днів підвищує втрати врожаю до 17 – 22 % внаслідок вилягання рослин, пошкодження кукурудзяним метеликом або ураження стебловими і кореневими гнилями.

Знищення бур'янів. Бур'яни сприяють посиленому розмноженню багатьох шкідників і розвитку хвороб. Прикладом можуть бути хрестоцвітні блішки, капустяна попелиця, злакові мухи, озима совка, лучний метелик.

Однією з причин високої забур'яненості полів, що потребує застосування гербіцидів, є недотримання технології зберігання гною. Відомо, що в 1 т підстилкового гною великої рогатої худоби буває до 7 млн. шт. насіння бур'янів. При використанні такого гною на кожний гектар, що удобрюється, додатково вноситься від 0,15 до 350 млн. шт. насіння бур'янів. Відзначимо, що хорошим за чистотою вважається гній, який містить менше 100 тис. насінин бур'янів. До такого стану його можна довести тільки при щільному способі зберігання протягом 3 – 4 місяців у весняно-літній період і 5 – 6 місяців в осінньо-зимовий. Дослідження Інституту кукурудзи УААН свідчать, що при 6-місячному зберіганні гною у невкритих польових буртах кількість життєздатного насіння бур'янів у ньому зменшилося в середньому за 4 роки на 76,6 %, а в укритих соломою шаром 20 – 30 см – на 94,3 %. Різко знизити кількість життєздатного насіння в рідкому і напіврідкому гної можна при обробці його аміачною водою з розрахунку 10 л на 1 т.

Збирання врожаю поточним способом і проведення комплексу агротехнічних прийомів боротьби з бур'янами шляхом дво- чи триразового лущення стерні й застосування диференційованого основного обробітку ґрунту знижують забур'яненість посівного шару ґрунту на 40 – 60 %

Найважливішою ланкою проблеми різкого зменшення обсягів застосування гербіцидів на просапних культурах є також суворе дотримання технології обробітку ґрунту після попередньої культури, залежно від типу забур'яненості ґрунту, по типу напівпару.

Неухильним правилом при підготовці ґрунту під посів слабоконкурентних до бур'янів овочевих культур є його обробіток по типу напівпару.

Просторова ізоляція. Різко зменшити пошкодженість ряду культур шкідниками можна за допомогою просторової ізоляції їх від територій, де відбувається нагромадження і розмноження шкідливих організмів.

Використання стійких сортів і гібридів сільськогосподарських культур сприяє зменшенню затрат на захист рослин. Прикладів успішного використання стійких сортів небагато, але вони є. Це панцирні сорти соняшнику (проти соняшникової вогнівки), тверді сорти пшениці (не пошкоджуються гесенською мухою), сорти пшениці, що не мають порожнини всередині соломини (проти хлібних пильщиків) тощо.

У цілому ж виведення таких сортів культурних рослин, які за біохімічним станом, анатомо-морфологічними особливостями або біологічними властивостями непридатні для харчування і проживання шкідливих організмів при одночасному збереженні всіх позитивних властивостей – головний напрям захисту рослин, що сприяє повній ліквідації втрат, яких завдають сільському господарству шкідники та хвороби.

Застосування спеціальних агротехнічних прийомів. Поряд із наведеними загальними агротехнічними методами зниження чисельності та шкідливості хвороб і бур'янів нині розроблені спеціальні агротехнічні прийоми, їх мета – підстрахувати слабкі у фітосанітарному відношенні ланки інтенсивних технологій. Наприклад, широкий розвиток зрошення загострив проблему захисту кукурудзи від ґрунтових шкідників і кукурудзяного метелика. Виникла потреба в розробці спеціальних агротехнічних прийомів по зниженню їх чисельності.

Однією з них є розпушення масивів багаторічних трав (як майбутнього, через 2 – 3 роки, попередника кукурудзи) голчастою бороною БІГ-3, особливо після першого укосу люцерни на зелений корм, що збігається з міграцією і яйцекладкою основних видів коваликів. Цей прийом забезпечує завчасне зниження чисельності личинок у посівах кукурудзи більше як у 3 рази.

Основними прийомами зменшення чисельності зимуючих гусениць кукурудзяного метелика є своєчасне, на низькому зрізі (8 – 10 см), збирання врожаю, при якому видаляється з поля до 80 % кількості шкідників, і подрібнення рослинних решток, якісне виконання якого дає можливість знищити до 92 % гусениць.

Останнім часом з'явилася можливість зниження пошкодженості посівів кукурудзи стебловим метеликом при сівбі її смугами з соєю. За нашими даними, при такій сівбі (8 рядків кукурудзи і 8 рядків сої) пошкоджених рослин нараховувалося 34,2 %, а при сівбі за схемою 6 + 6 – 22,7 %, тоді як при звичайній рядковій сівбі кукурудзи цей показник становив 41 %.

Проблемними у фітосанітарному відношенні є й інтенсивно впроваджувані спеціалізовані кукурудзяні сівозміни. При їх введенні підвищується загроза пошкодження рослин летючою сажкою, стебловими і кореневими гнилями. Так, за даними Інституту кукурудзи УААН, до кінця другої ротації чотирипільної сівозміни з трьома полями кукурудзи пошкодженість рослин була в 2 – 3 рази вищою, ніж у сівозмінах з одним полем. У беззмінних посівах кукурудзи через 5 років пошкодженість рослин досягала 42,8 – 55,2 %. Ефективним фітосанітарним прийомом виявилося при цьому введення культур-переривачів – вівса, ячменю або озимої пшениці, які забезпечують біологічне очищення ґрунту від збудників хвороб. Як правило, ураженість кукурудзи хворобами після цих попередників у 1,5 раза нижча, ніж після зернобобових культур.

Рекомендована науково обґрунтована структура посівних площ у Степу не завжди забезпечує одержання запланованого врожаю зерна озимої пшениці, що викликає необхідність розміщення частини посівів озимих після стерньових попередників. Це завжди обумовлює підвищення чисельності й шкідливості хлібної жужелиці та викликає необхідність різкого підвищення рівня застосування інсектицидів. Чи існують агротехнічні заходи по боротьбі з хлібною жужелицею при сівбі після стерньових попередників? Нині такі прийоми є – це першочергове збирання врожаю з подрібненням і вивезенням соломи з поля, на якому планується повторне розміщення озимої пшениці; дворазове лущення стерні, основний обробіток ґрунту (краще мілка оранка); одна-дві культивації для знищення сходів падалиці; сівба в кінці оптимальних строків. Якщо ж провести сівбу насінням, обробленим фосфамідом (2 кг/т) разом з гуматом натрію (1 кг/т) з використанням РКД як прилипача (3 л/т), то не потребується обробок інсектицидами по сходах. Таким чином, ми практично позбавляємося від небезпечного шкідника проведенням спеціального комплексу агротехнічних заходів з використанням (в роки, особливо небезпечні для розвитку жужелиці) мінімальної кількості (0,4 кг/га) інсектициду замість 6 – 8 кг/га пестицидів, які застосовують для боротьби із жужелицею.

2.2. Біологічний метод

Біологічний метод боротьби з шкідниками і хворобами – один із найбільш ефективних шляхів скорочення кількості застосування пестицидів у рослинництві. Обсяг практичного застосування біометодів за 20 років у колишньому СРСР (1964 – 1984 рр.) збільшився від 250 тис. га до 32 млн. га.

Застосування різних біологічних засобів, поряд з охороною навколишнього середовища і здоров'я людей, забезпечує високу технічну та економічну ефективність. Особливо високий економічний ефект дають біометоди в умовах закритого ґрунту, де є можливість повного виключення хімічних засобів захисту рослин, а окупність витрат – 4 – 7 разова. Крім того, широке застосування біометоду дає можливість підвищити якість сільськогосподарської продукції.

Біологічний метод регулювання чисельності шкідливих організмів розвивається в двох напрямах. Перший пов'язаний з розробкою прийомів, що враховують і підвищують активність природних ресурсів корисних організмів. До нього належить визначення рівнів ефективності ентомофагів з метою скорочення обсягів застосування пестицидів, розробка окремих агротехнічних прийомів, які сприяють активізації корисних організмів, застосування токсичних речовин з мінімальним негативним впливом на ентомофагів тощо.

Другий напрям пов'язаний з утворенням і застосуванням активних засобів біологічної боротьби з шкідниками та хворобами. До нього належать біологічно активні речовини (статеві феромони, гормони, речовини антифідантної, атракційної, репелентної дії тощо), мікробіологічні препарати, хижі й паразитичні членистоногі, яких розводять у промислових масштабах, тощо.

Можна навести ряд прикладів високої біологічної активності природних популяцій ентомофагів. Так, за даними Б.П. Адашкевича (1975), на 50 видів шкідників капусти та інших капустяних культур нараховується близько 500 видів ентомофагів, які за вегетаційний період можуть знищити 50 – 60 % основних фітофагів. Теленомини-ентомофаги клопа-черепашки нерідко знижують чисельність у фазі яйця на 60 – 80 %. Афідофаги на зернових і зернобобових культурах при співвідношенні хижак-жертва 1: 20 – 1:40 здатні цілком знищити популяції попелиць.

Із біологічно-активних речовин усе більше застосовують феромони комах. Це летючі речовини, які виділяються комахами та іншими тваринами в атмосферу і які керують поведінкою та багатьма іншими формами життєдіяльності організму. Нині в нас синтезують понад 30 феромонів, головним чином лускокрилих комах. Феромонні пастки щорічно застосовують на сотнях тисяч гектарів у сільському та лісовому господарстві.

Використовують пастки з феромонами, що оброблені хемостерилянтами. Комахи, принаджені в пастку, стають нездатними до відтворення, що знижує чисельність популяції. Крім того, принаджені феромонами самці можуть бути знищені при стрічкових обробках інсектицидами з домішками феромонів.

Великі потенційні можливості має мікробіологічний напрям, який передбачає використання різних груп мікроорганізмів та продуктів їхньої життєдіяльності для масового появлення збудників хвороб і регуляції чисельності шкідників. Тепер налагоджено виробництво інсектицидних препаратів. Це ентобактерин, дендробацилін, бітоксибацилін, бактоспеїн, БІП, дипел, лепідорцид, гомелін, турінгін 2. Синтезовані вірусні препарати: Вирин-ГЯП, Вирин-ЕКС, Вирин-ЕНШ, Вирин-КШ.

Для боротьби з мишовидними гризунами у виробництво надходить зерновий бактероденцид і амінокислотний бактероденцид.

Нині для боротьби з хворобами у виробництво надходять препарати на основі антибіотиків. Це трихотецин – антибіотичний препарат на основі антибіотика трихоцетину; фітобактеріоміцин, фітофлавін-100. Перший препарат рекомендується для боротьби з борошнистою росою огірків закритого ґрунту, а два інших – проти кореневих гнилей пшениці та бактеріозів сої.

Вірусні, грибкові й інші мікробіологічні препарати виробляють у невеликій кількості, що зумовлено технологічними труднощами.

Певних успіхів досягнуто при використанні паразитичних і хижих членистоногих проти шкідників. Наприклад, вирішені проблеми масового виробництва трихограми, яку щорічно застосовують на площі близько 15 млн. га проти совок, кукурудзяного та лучного метеликів, горохової і яблуневої плодожерки, листокруток.

Особливе значення має вдосконалення технічних засобів для розселення трихограми. Створено апаратуру для авіаційного її розселення. Вона забезпечує продуктивність 250 га/год польоту та ефективність паразита в боротьбі з кукурудзяним метеликом на рівні 65 %.

Особливе значення має біологічний метод захисту рослин у теплицях, де створюються оптимальні умови для розвитку багатьох видів шкідників і хвороб. Уже є багато прикладів ефективної колонізації спеціалізованих паразитичних і хижих організмів. Усі основні шкідники та хвороби овочевих і зеленних культур закритого ґрунту вже можуть ефективно стримуватися біологічними засобами. Це енкарзія – ентомофаг тепличної білокрилки; ашерсонія і вертицилліум – ентомопатогенні гриби білокрилки; афідоміза і золотоочка – ентомофаги баштанної попелиці; фітоселіус – ентомофаг павутинного кліща; ізотобактерин – проти хвороб помідорів (фузаріозне в'янення, борошниста роса).

Основна невирішена задача – створення комплекту обладнання, яке дало б можливість організувати рентабельне виробництво біологічних засобів захисту рослин в умовах виробничих біолабораторій.

Подальший успіх біологічної боротьби з хворобами може бути забезпечений насамперед на шляху виявлення фактора індукованого імунітету рослин до основних груп фітопатогенів.

Біометод у боротьбі з бур'янами розвивається по напрямах інтродукції спеціалізованих фітофагів, створення епіфітотії у популяції бур'янів, пошуку природних сполук з високою вибірковістю гербіцидної дії. Підвищення екологічної стабільності агробіоценозів ми, як і багато інших, бачимо також у ботанічній різноманітності культур. Однак в умовах інтенсивного землеробства цей фактор практично зведено до нуля. На наш погляд, у недалекому майбутньому він може мати значення, головним чином, у ґрунтозахисному землеробстві, при смуговому розміщенні культур впоперек схилу. За спостереженнями, при розміщенні багаторічних трав (люцерни), озимої пшениці й кукурудзи смугами, чисельність деяких шкідників значно відрізняється від їх кількості на тих же культурах у польовій сівозміні. Так, за трирічними даними, на смугах озимої пшениці чисельність личинок клопа-черепашки становила 0,5, а в польовій сівозміні – 2,4 особини на 1 м². Пошкодженість яєць паразитами була, навпаки, більш високою (42,8 %) у смугових посівах, а в польовій сівозміні – 12,4 %. Чисельність злакових попелиць на 100 рослинах у польовій сівозміні становила 2830, в ґрунтозахисній – 640 особин, афідофагів – відповідно 3,2 і 18, авідіїдів – 31 і 76,9 %. Ураженість личинок стеблових пильщиків становила 12 і 21,6 %.

На кукурудзі при смуговому вирощуванні пошкодженість рослин кукурудзяним метеликом становила 9, а в польовій сівозміні – 24,8 %. Ураженість яєць, навпаки, становила відповідно 39,4 і 17,6, а гусениць – 32,4 і 14,6 %.

Навіть такі фрагментарні дані свідчать про наявні можливості підвищення екологічної стабільності посівів у польових агробіоценозах.

2.3. Раціональне застосування хімічного методу

Хімічний метод боротьби передбачає використання різних хімічних речовин – пестицидів, отруйних для шкідливих організмів. Перевага його полягає у можливості швидкого й ефективного застосування. Однак хімічний метод боротьби має недоліки, які пов'язані з прямою й побічною дією пестицидів.

Пестициди підрозділяються на інсектициди (для боротьби з шкідниками), фунгіциди (для боротьби з хворобами), гербіциди (для боротьби з бур'янами), акарициди (для боротьби з кліщами), нематоциди (для боротьби з нематодами) тощо.

Для боротьби з шкідниками поряд із отрутохімікатами починають застосовувати хімічні засоби іншого характеру дії. Репеленти мають відлякуючу дію і використовуються для запобігання нападу шкідників на рослини. Аттрактанти, навпаки, приваблюють шкідників, часто з дуже великих відстаней, чим полегшують наступне знищення їх на обмеженій площі.

Нині ряд репелентів використовують для обмазування стовбурів плодових дерев, щоб захистити їх від пошкоджень гризунами. З атрактантів переважно вивчають статеві (природного походження або синтетичні), які приваблюють шкідників певної статі, і кормові аттрактанти, що діють як кормові принади.

Проводять випробування хемостерилянтів – хімічних сполук, які, потрапляючи в організм шкідників, викликають безплідність, що сприяє скороченню їх чисельності й шкідливості.

Досліджується можливість застосування ювенільного гормону комах або його штучних аналогів (ювеноїдів), які гальмують метаморфоз і таким чином призводять до загибелі популяції.

Хімічні препарати, які використовують для захисту рослин, випускають у вигляді концентрацій емульсій (к. е.), змочуваних і розчинених порошків (з. п. і р. п.), водних і масляних розчинів (в. р. і м. р.), мінерально-масляних емульсій (м. м. е.), дуетів, паст, гранул тощо.

Способи їх застосування різні: обприскування, обпилювання, фумігація, аерозольні обробки (МО і УМО), передпосівна обробка насіння, отруєні принади, розсівання або внесення у ґрунт гранульованих пестицидів.

Рослини пестицидами можна обробляти наземним способом і за допомогою авіації. При наземній обробці використовують машини: ПОМ-630, ОПШ-15, ОП-2000-01, ОП-2000-2-01, ОВТ-1200 та. ін.

Обприскування за допомогою авіаційної апаратури проводять літаками Ан-2, Ан-2М, вертольотами МШ-1, МІ-2, К-26 з висоти 5 м над рослинністю. Норма витрати робочої рідини – 25 – 50 л/га. Авіаобробку необхідно проводити в ранкові й вечірні години при температурі повітря не вище 25 °С і швидкості вітру не більше як 4 м/с.

В останні роки хімічний метод захисту рослин постійно вдосконалюється, поліпшується асортимент і препаративні форми пестицидів. Синтезовані нові препарати, досить ефективні проти шкідливих організмів і менш токсичні для корисної фауни.

Розроблені основні біоценотичні принципи застосування інсектицидів. Вони ґрунтуються на необхідності врахування економічних порогів шкідливості шкідників, широкому застосуванні передпосівної обробки насіння, особливо разом з антистресовими речовинами і плівкоутворюючими полімерами, використанні пестицидів у найменш небезпечні строки для корисної ентомофауни в чистому вигляді і у вигляді бакових сумішей, зниженні норм витрат препаратів, локальних обробках посівів, проведенні обробок з урахуванням співвідношення в посівах шкідливих і корисних комах, використанні гранульованих інсектицидів.

Практично безпечні для корисних комах фунгіциди – їх летальні концентрації знаходяться у значно більш високих межах, ніж ті, що застосовують у практиці захисту рослин.

Більш високу рівномірність розподілу препаратів по оброблюваній площі і менше їх знесення забезпечують штангові обприскувачі.

При виборі препаратів перевагу слід віддавати пестицидам, які швидко розпадаються з утворенням нетоксичних залишків. Крім того, вони повинні бути високовибіркової дії і не порушувати екологічної рівноваги. Пестициди першого покоління (хлорорганічні) цим вимогам не відповідали.

Під час вдосконалення асортименту препаратів одержані пестициди другого (фосфорорганічні) і третього поколінь (перетроїди). Найбільшого успіху досягнуто в синтезі й використанні аналогів.

Безпека використання хімічних засобів досягається при виконанні двох вимог: необхідно, щоб продукти харчування і корми для тварин не містили залишків токсичних речовин, що перевищують гігієнічні норми; не допускати нагромадження залишків пестицидів в об'єктах навколишнього середовища. При цьому в усіх випадках доцільно використовувати в першу чергу пестициди, які мають більш короткий період розпаду; для того, щоб запобігти наявності шкідливих залишків токсичних речовин у рослинних продуктах (а через корми – і в продуктах тваринництва), необхідно враховувати час від строку обробки до запланованого строку збирання врожаю та застосовувати препарати, строк детоксикації яких у рослинних тканинах коротший цього часу (гігієнічний регламент „строк очікування”); слід уникати багаторазових обробок за сезон одним і тим самим препаратом, навіть, при використанні малостійких речовин, пестициди з персистентністю 1 – 6 місяців можна застосовувати до двох разів за вегетаційний період, а більш стійкі можна використовувати тільки у сівозміні з повторною обробкою одного і того самого поля через 3 – 4 роки. При необхідності проведення декількох обробок за сезон слід застосовувати різні за хімічним складом препарати. Не рекомендується використовувати суміші інсектицидних препаратів, бо це сприяє відбору популяцій з комплексною стійкістю проти різних груп токсичних речовин.

2.4. Механічний метод

Механічний метод трудоємкий, тому його застосовують переважно в найбільш інтенсивних галузях рослинництва (плодівництво) або тоді, коли немає можливості застосовувати інші,більш досконалі методи.

Існують такі різновидності механічного методу:

1) влаштування перешкод. При захисті буряків від бурякового довгоносика копають канавки, в саду на стовбури дерев накладають клейові кільця тощо;

2) збирання і знищення шкідників. Застосовують головним чином для боротьби із плодовими довгоносиками і хрущами, збирання і знищення павутинних гнізд білана жилкуватого і золотогузки;

3) принада. Використовують шумуючу мелясу як принаду для метеликів озимої совки та інших шкідників. Ловильні пояси застосовують проти яблуневої плодожерки.

2.5. Фізичний метод

Фізичний метод застосовують головним чином для боротьби із шкідниками в період зберігання врожаю і продуктів його переробки. Так, при охолодженні до мінус 10 – 11 °С протягом 6 діб гине горохова зернівка, а при температурі мінус 10 °С через 12 год – квасолевий зерноїд.

Проводять також дезинсекцію насіння іонізуючим опроміненням за допомогою токів високої частоти. Останнє широко використовують і для променестерилізацїї шкідників. До цих методів слід віднести сушіння насіння та зернопродуктів, яке застосовують як профілактичний і знищувальний заходи проти комірних кліщів, комірного та рисового довгоносиків тощо.

Світопастки і жовті клейові пастки також є різновидностями фізичного методу боротьби.

Карантин рослин передбачає систему заходів, спрямованих на запобігання ввезення в країну нових видів шкідників і хвороб, а також на виявлення, обмеження і ліквідацію вогнищ розмноження вже прониклих на нашу територію іноземних видів, які у нас мають локальний характер поширення. У зв'язку з цим розрізняють зовнішній і внутріщній карантин рослин.

На закінчення зазначимо, що, на думку ряду провідних вчених (Поляков І.Я., Васильєв В.П., Павлов І.Ф., Шапіро І.Д., Сусідко П.І, Новожилов К.В. та інші), у системах захисту рослин повинні бути представлені: методи агротехнічної профілактики, включаючи використання спеціальних агротехнічних прийомів по профілактиці або пригніченню розвитку шкідливих об'єктів; стійкі проти шкідливих організмів сорти сільськогосподарських рослин; прийоми, які зберігають і активізують діяльність корисних організмів, що регулюють динаміку популяцій шкідників, фітопатогенів і бур'янів; активні заходи пригнічення шкідливості шкідливих організмів (біологічні, хімічні й використання речовин, які керують розвитком і поведінкою шкідливих видів) на основі детального аналізу агробіоценозів і суворої об'єктивної уцінки очікуваного розвитку шкідників та рівнів економічного збитку.

Тема 2.2.Іонізуюче випромінювання як екологічний фактор

у сфері аграрного виробництва

(частина 2)

1. Джерела радіоактивного забруднення об’єктів навколишнього середовища і сільськогосподарського виробництва

2. Надходження радіонуклідів у рослини

3. Надходження радіонуклідів у продукцію тваринництва

4. Дія іонізуючого випромінювання на сільськогосподарські рослини

5. Заходи щодо зменшення вмісту радіонуклідів у продукції рослинництва.

1. Джерела радіоактивного забруднення об’єктів навколишнього середовища і сільськогосподарського виробництва

Наслідком використання атомної енергії стало розсівання штучних радіонуклідів у біосфері, в тому числі й у сфері агропромислового виробництва, і прискорення темпів пересування природних радіонуклідів з наступним включенням їх у ланцюг міграції в системі радіоактивні випадання – ґрунт – сільськогосподарські рослини – сільськогосподарські тварини. У біосфері з'явився могутній екологічний фактор – іонізуюче випромінювання, дослідженнями впливу якого на сільськогосподарські рослини і тварин, а також агроценози займається сільськогосподарська радіоекологія.

У прикладному плані сільськогосподарська радіоекологія розробляє способи обмеження втягнення радіонуклідів у біологічний кругообіг та зниження вмісту радіоактивних речовин в рослинах і тваринах, продукції рослинництва й тваринництва та обґрунтовує систему ведення агропромислового виробництва, що забезпечує мінімальний радіаційний вплив на людину, рослини і тварин.

Із всього різноманіття проблем, якими займається сільськогосподарська радіоекологія, на основі монографії У.М. Алексахіна, А.В. Васильєва та ін. (1992), ми коротко розглянемо шляхи потрапляння радіонуклідів у рослини і продукцію тваринництва, дію іонізуючих випромінювань на сільськогосподарських рослин і тварин, а також заходи по зменшенню вмісту радіонуклідів у продукції рослинництва й тваринництва.

Постійно на живі організми в навколишньому середовищі можуть одночасно впливати декілька джерел випромінювання, серед яких можна виділити такі головні групи: природне випромінювання; випромінювання штучних радіонуклідів; випромінювання від джерел, що застосовуються в медицині та побуті; професійне випромінювання.

Природне випромінювання є звичайною складовою частиною біосфери, екологічним фактором, який впливає на всі живі організми і створює природний радіаційний фон. Воно утворюється за рахунок космічного випромінювання, випромінювання зовнішніх та вутрішніх земних джерел.

Вміст природних радіонуклідів у земній корі змінюється в досить широкому діапазоні, відповідно в різних місцях Землі змінюється природний радіаційний фон.

Внутрішніми джерелами випромінювання є радіонукліди, що потрапляють у рослини, а також в організм людини і тварин разом з повітрям, водою, елементами живлення.

Радіаційний фон являє середовище, в якому протягом щонайменше кількох останніх років існувало й розвивається все живе на нашій планеті. Саме радіаційний фон вважається одним з головних факторів природного мутагенезу, який відіграє важливу роль у процесі еволюції живих організмів, саме це радіаційне середовище є також однією з причин виникнення злоякісних новоутворень і спадкових захворювань.

Слід відзначити, що починаючи з минулого століття природний радіаційний фон Землі поступово зростає. Це є наслідком індустріалізації господарства людиною, яка спричинила також видобування з надр Землі та надходження в навколишнє середовище разом із корисними копалинами великої кількості радіонуклідів.

Штучні радіонукліди добувають внаслідок ядерних реакцій, на цей час відомо близько 1880 радіоактивних ізотопів більш ніж 80 відомих елементів.

Велика кількість радіоактивних речовин утворюється під час вибуху атомної бомби, в основі якого лежить спонтанна ланцюгова реакція поділу ядер урану 235 або плутонію 239. Радіонукліди, що потрапили в стратосферу, поширюються по всій земній кулі й випадають на поверхню Землі значно пізніше, хоч початок їхнього випадання можна виявити через 2 – 3 тижні; повне випадання відбувається протягом 1,5 – 2 років. Природно, що за цей час короткоживучі радіонукліди розпадаються і залишаються довгоживучі – стронцій 90 та цезій 137 з періодами напіврозпаду відповідно 29 і 30 років.

Певний внесок у випромінювання навколишнього середовища роблять викиди підприємств атомної енергетики. Протягом усіх етапів ядерного паливного циклу можливе потрапляння радіонуклідів у навколишнє середовище, проте інтенсивність впливу радіаційного фактора на об'єкти природного середовища в різних його частинах неоднакова.

Атомна енергетика, враховуючи небезпеку ядерних випромінювань, будується за принципом замкнутого циклу, завдяки чому в навколишнє середовище потрапляє лише незначна кількість важких для вловлювання радіоактивних речовин.

Слід відзначити, що проживання поблизу теплових електростанцій, що працюють на вугіллі, враховуючи викиди в атмосферу не лише радіоактивних речовин, але й хімічних компонентів, набагато шкідливіше для здоров'я людини, иіж проживання поблизу атомних електростанцій такої самої потужності. І хоч доза опромінювання внаслідок викиду АЕС зростає щороку у зв'язку із збільшенням їхньої кількості й потужності, внесок їх випромінювання в загальний радіаційний фон залишається, як і раніше, незначним. За даними Міжнародного агентства з атомної енергетики, до 2000 р. його доповнення до дози природного випромінювання не перевищить 4 %.

Гостро постають радіоекологічні проблеми в умовах порушення технологічно нормальних процесів на підприємствах з ядерним циклом дії, що супроводжують аварії з викидом радіоактивних речовин у навколишнє середовище. Внаслідок цього радіоактивного забруднення можуть зазнати природні екосистеми та сільськогосподарські угіддя на значних територіях, що може призвести до важких радіоекологічних і соціально-економічних наслідків.

До найважчих аварій як за обсягом викиду, так і за вмістом у вигляді довгоживучих радіонуклідів, належить аварія на Чорнобильській АЕС. Внаслідок аварії суттєвого радіоактивного забруднення зазнала територія до 2,5 млн. га, в тому числі в Україні – 377 тис. га. Загальна площа забруднених земель України досягає 3,5 – 4 млн. га, а це 10 % усіх сільськогосподарських угідь.

2. Надходження радіонуклідів у рослини

Радіонукліди надходять у рослини з ґрунту або аерозольним шляхом. Нагромадження їх рослинами з ґрунту залежить від комплексу факторів, серед яких можна виділити чотири основні групи: фізико-хімічні властивості радіонуклідів, агрохімічна характеристика ґрунту, біологічні властивості рослин, агротехніка культур.

Нагромадження радіонуклідів у рослинах добре поєднується з вмістом у них стабільних ізотопів цих же елементів. „Свіжі” радіонукліди в перший період перебування в ґрунті можуть бути більш доступні для засвоєння рослинами, ніж у більш пізні строки, коли відбулося „старіння” радіонуклідів. Нагромадження рослинами радіонуклідів залежить від їх концентрації у поживному субстраті.

Серед фізико-хімічних характеристик ґрунту виділяють близько 10 параметрів, які вважають найбільш значними при визначенні поведінки радіонуклідів у ґрунті і переходу їх у рослини. В загальному вигляді вплив ґрунту проявляється в зниженні біологічної рухомості радіонуклідів при збільшенні вмісту в ґрунті обмінних катіонів, органічної речовини, фізичної глини й мулу, мінералів монтмарилонибової групи, ємності поглинання.

Нагромадження радіонуклідів різними видами і сортами сільськогосподарських культур визначається особливістю мінерального живлення, тривалістю вегетаційного періоду, характером розподілу кореневих систем у ґрунті, різною продуктивністю та іншими біологічними особливостями. Зернобобові культури, як правило, інтенсивніше поглинають більшість радіонуклідів порівняно із злаковими.

Розміри переходу радіонуклідів у рослини змінюють також способи обробітку ґрунту.

В умовах зрошуваного землеробства посилюється інтенсивність кругообігу радіонуклідів в агроценозах. Так, при поверхневих способах поливу (напуском, по борознах, чеках) нагромадження радіонуклідів у рослинах з ґрунту збільшується в середньому в 1,2 – 1,7 раза порівняно з богарними умовами.

Аеральне радіоактивне забруднення рослин відбувається при осіданні на надземній частині компонентів аерозольних і газоподібних викидів. Джерелом радіоактивного забруднення можуть бути локальні й глобальні випадання при випробуванні ядерних пристроїв, аварійні викиди радіонуклідів при роботі підприємств, де використовуються радіоактивні елементи, викиди АЕС.

Радіонукліди, що надходять в атмосферу, утворюють аерозолі під впливом гравітаційних сил, а також під впливом метеорологічних факторів (дощів, туману, снігу). Осідання радіонуклідів на рослинний покрив відбувається і в дні без опадів, причиною цьому є турбулентний рух повітряних мас в атмосфері.

Випадання радіоактивних аерозолів на поверхню рослин призводить до нагромадження в їх надземній масі всієї сукупності радіонуклідів, тоді як при надходженні радіоактивних речовин у рослини через кореневу систему ґрунтовий вбирний комплекс виступає в ролі могутнього сорбційного фактора, а коренева система є селективним бар'єром, що виключає надходження в надземну фітомасу біологічно-інертних елементів.

Радіонукліди можуть надходити в рослини в результаті піднімання вітром чи дощем з ґрунтового покриву як самих радіоактивних часток, так і забруднених часток ґрунту. Це явище називається вторинним радіоактивним забрудненням рослин.

Концентрація затриманих радіонуклідів у рослинах знижується під впливом дощу, туману, роси та інших факторів; зменшення їх вмісту відбувається також у результаті розбавлення наростаючої фітомаси в процесі росту і розвитку рослин та внаслідок усихання й опадання раніше забруднених частин рослин, наприклад, листків.

При забрудненні сільськогосподарських угідь штучними радіонуклідами на початковому етапі, радіактивні речовини знаходяться на поверхні ґрунту і в контакті з масою рослин. Лише через значний час радіонукліди перерозподіляються по профілю під впливом вітру, наростання фітомаси і випадання опадів, а також пересуваються в глибину ґрунту в результаті міграційних процесів або агротехнічних заходів.

3. Надходження радіонуклідів у продукцію тваринництва

Серед харчових продуктів, з якими радіонукліди надходять в організм людини, продукти тваринництва – молоко, м'ясо, яйця та ін. – займають одне з перших місць. Перехід радіонуклідів у м'ясо з раціону тварин визначається фізико-хімічними властивостями радіонуклідів, а також видовими особливостями і віком тварин. За продовженим оральним введенням радіоактивних речовин в організм, у першу добу і тижні введення, радіонукліди нагромаджуються в органах і тканинах найбільш інтенсивно. Потім швидкість нагромадження їх поступово знижується, і настає рівноважний стан, при якому інтенсивність відкладання вирівнюється з швидкістю виведення з організму.

Максимальне нагромадження радіонуклідів і строки досягнення цього стану при забарному введенні для різних сільськогосподарських тварин різні. У курей, наприклад, максимальний вміст радіоактивного марганцю в скелеті становить 5 %, а в м'язах – 6,2 %; для цинку ці величини становлять відповідно 82 і 38 % від надходження з раціоном.

Після одноразового орального надходження в організм дійних корів радіонуклідів найбільш інтенсивне виведення їх з молоком спостерігається протягом перших двох діб.

Перехід радіоактивного стронцію в яйце не перевищує 40 % добового надходження радіонуклідів, а у низькопродуктивних курей воно може досягти 60 %. Вміст його у шкаралупі досягає 96 %, у жовтку – 3,5, а в білку – 0,2 %.

4. Дія іонізуючого випромінювання на сільськогосподарські рослини

Первинні реакції у складному рослинному організмі починаються з дії радіації на біологічно активні молекули, що входять до складу майже всіх компонентів живої тканини. При цьому відбувається онтогенетичне посилення в часі на початку непомітних пошкоджень деяких молекул до яскраво виявлених біологічних наслідків на рівні організму. Радіаційне пошкодження меристеми призводить до пошкодження всієї рослини, а загибель цих тканин – до загибелі всього організму.

У вегетуючих рослинах встановлена значна варіабельність зміни обмінних процесів, яка залежить від дози випромінювання і фази розвитку в момент впливу випромінювання. Реакція рослин на опромінення залежить від таких факторів, як генетичний потенціал сорту або гібриду і режим впливу випромінювання. Постпроменеве відновлення або, навпаки, посилення ураження залежать від умов, у яких знаходиться рослина після опромінення.

Візуально виявлений ефект пригнічення ростових процесів у рослин виявляється після разового опромінення у перші 5 – 7 діб. У злакових культур може спостерігатися гальмування росту головного пагона у висоту, а також збільшення вегетативної маси. Так, при гострому опроміненні злакових культур у фазі розвитку 2 – 4 листки загальна кущистість може підвищуватися до 3 разів. Хронічне опромінення в деяких випадках сприяє майже 25-разовому збільшенню кущіння, що призводить до збільшення вегетативної маси на період збирання майже в 6 разів.

При впливі пошкоджуючих доз випромінювання в рослинах виникають різні морфологічні аномалії.

У ряді випадків дію великих доз опромінення на рослини підвищують темпи розвитку внаслідок активізації процесів старіння – рослини швидше починають цвісти і достигати. Прискорений розвиток опромінених рослин пов'язують з інтенсивним притоком поживних речовин до пошкоджених опроміненням мембран і нагромадженням окремих метаболітів.

В опромінених злакових і бобових культур часто виявляються хлорофільні мутації, які зумовлені порушенням синтезу хлорофілу в листках, а також змінами у співвідношенні окремих компонентів хлорофілу і навіть цілковитим зникненням пігменту. Різноманітні й морфологічні типи мутацій. У пшениці, наприклад, зустрічаються високорослі, низькорослі, карликові, напівкарликові форми, а також рослини з гілкуватими стеблами, що стеляться з вегетативними стеблами, які з'являються з надземних вузлів. У деяких мутантів змінені форми і розмір листків та прилисників, з'являється чи, навпаки, зникає восковий наліт.

Виникають мутантні форми із зміненою тривалістю вегетаційного періоду.

Гостре променеве враження проростаючого насіння або вегетуючих рослин призводить до їх відмирання через декілька годин після опромінення.

При впливі випромінювання в інтервалі невисоких доз темпи росту вегетуючих рослин прискорюються. Це явище називається радіостимуляцією. Стимулюючий ефект може виявитися внаслідок того, що утворені продукти радіолізу і пострадіаційного розпаду низькомолекулярних і високомолекулярних сполук при малих концентраціях збуджуюче впливають на клітини в результаті слабкої (стимулюючої) інтоксикації.

Паростки і вегетуючі рослини більш чутливі до дії випромінювання, ніж насіння, що зумовлює і значно менші дози, які стимулюють ріст і розвиток. Стимулюючі дози молодих рослин у фазі активного метаболізму в 10 – 15 разів менші, ніж для насіння, що перебуває у спокої.

Найбільш слушним критерієм радіочутливості сільськогосподарських рослин прийнято вважати виживання їх до кінця вегетаційного періоду. Цей показник відображає високу специфічність реакції популяції на вплив випромінювання як фактора стресу. В цьому випадку враховується здатність тканин до регенерації і репарації радіаційних пошкоджень. Як показник виживання опромінених рослин або рослин, які вирощують з опроміненого насіння, використовують летальну дозу опромінення, при якій гине 100 % рослин ЛД100 і ЛД70 (загибель рослин становить 70 %). ЛД70 вважають критичною дозою опромінення насіння і частіше, ніж ЛД100, застосовують для характеристики радіостійкості виду.

У більшості сільськогосподарських культур дози радіації, що викликають загибель 50 – 70 % рослин, призводять до цілковитої втрати продуктивності.

Існують періоди розвитку рослин, під час яких вони найбільш чутливі до опромінення. Так, опромінення рослин у найбільш радіочутливий період кущіння – вихід у трубку призводить до відмирання конусу наростання головного пагона.

При опроміненні вегетуючих рослин злакових культур у період їх найбільшої чутливості до дії випромінювання – у фазі виходу в трубку – втрати врожаю зерна знаходяться в прямій залежності від радіочутливості культури. Найбільш чутливе до випромінювання жито, менш чутливі пшениця і ячмінь, ще більш радіорезистентною культурою є овес. До високостійких проти опромінення культур належить просо.

Однією з найбільш радіочутливих сільськогосподарських культур є горох. Чутлива до випромінювання картопля. Високу радіочутливість мають озимий і ярий ріпак, соняшник.

Під впливом опромінення зменшується не тільки кількість зерна в урожаї, але й помітно змінюється його якість – звичайно зерно з опромінених рослин виявляється щуплим. Це зумовлено зниженням вмісту основної запасної речовини ендосперму – крохмалю, на частку якого в повноцінному зерні припадає до 80 % маси зернівки. Зниження в зернівці вмісту вуглеводів збільшує вміст азотовмісних речовин, у першу чергу білків. При опроміненні рослин у фазі виходу в трубку – колосіння вміст білка в зерні м'яких сортів пшениці збільшується на 2 – 4 %, твердих – на 4 – 10 %, однак загальний вихід клейковини та її якість у щуплому насінні звичайно низькі, що різко погіршує хлібопекарські якості борошна.

Вилив випромінювання на вегетуючі рослини впливає на посівні якості сформованого з них насіння. Воно, як правило, знижує енергію проростання і лабораторну схожість. Максимальне зменшення схожості у ярої пшениці відзначається при опроміненні її у фазах колосіння і цвітіння.

Продуктивність опромінених сільськогосподарських культур підлягає суттєвому впливу погодних умов, погіршення яких, як правило, посилює інгибіруючий вплив опромінення на ростові процеси рослин, уповільнює темпи проходження фенофаз, подовжує період вегетації, і таким чином негативно впливає на кінцеву продуктивність культури. За даними, що є в дослідах з гострим опроміненням гамма-променями ярої пшениці, погіршення погодних умов посилювало радіаційну депресію врожаю до 4 разів.

Таким чином можна відзначити, що реакція рослин на дію випромінювань, як і на вплив інших факторів середовища проживання, складна і різноманітна. Вона включає процеси, що відбуваються на молекулярному і клітинному рівнях, які в цілому схожі в усіх живих організмів. При переході до більш високих рівнів організації починають проявлятися особливості реакції на опромінення, які характерні тільки для рослин і залежать від особливостей структури та функцій різних тканин і органів рослинного організму.

Наявність у життєвому циклі рослин такої особливої стадії розвитку як насіння, що заключає в собі зачатки нового організму і знаходиться в стані своєрідного анабіозу, зумовлює ще одну особливість реакції рослин на опромінення, так як насіння у зв'язку з анабіотичним станом своїх структур значно більш радіостійке, ніж активно метаболіруючий організм.

Під час онтогенетичного розвитку в рослин виникають чисельні спеціалізовані тканини і органи, радіаційне ураження яких різне, має неоднакове значення для рослинного організму в цілому і його господарської продуктивності зокрема.

5. Заходи щодо зменшення вмісту радіонуклідів у продукції рослинництва

Для зниження концентрації радіонуклідів у сільськогосподарських рослинах можна використовувати різні прийоми, які розподіляються на дві великі групи:

1) загальноприйняті (традиційні) в агропромисловому виробництві заходи, спрямовані на збереження і збільшення родючості ґрунту, ріст урожайності, підвищення якості рослинницької продукції, одночасно сприяючи зменшенню переходу радіоактивних речовин із ґрунту в рослини;

2) спеціальні прийоми (видалення верхнього забрудненого радіоактивними речовинами шару ґрунту, глибока оранка з похованням забрудненого шару ґрунту, внесення в ґрунт спеціальних меліорантів, що зв'язують радіонукліди у важкодоступні для рослин форми та ін.), які іноді можуть призвести до визначеного зменшення врожайності рослин, деякого погіршення родючості ґрунту.

Аналогічним чином – на традиційні й спеціальні – можуть бути класифіковані прийоми по технологічній обробці рослинницької продукції, що використовуються для зниження вмісту в ній радіоактивних речовин.

Хімізація землеробства (в першу чергу внесення добрив і різних хімічних меліорантів, що поліпшують фізико-хімічні властивості ґрунту і підвищують його родючість) є одним з важливіших шляхів обмеження надходження радіонуклідів у сільськогосподарські рослини, а потім – у продукцію тваринництва. Застосування мінеральних і органічних добрив, вапна, торфу тощо – найбільш ефективні заходи зменшення концентрації радіонуклідів в урожаї. Вони становлять основу комплексу засобів захисту по профілактиці внутрішнього, а іноді й зовнішнього, опромінення при ліквідації наслідків радіаційних аварій на забруднених сільськогосподарських угіддях.

Зменшення вмісту радіонуклідів в урожаї при внесенні добрив може бути зумовлено рядом факторів: поліпшенням умов живлення рослин і пов'язаними з цим збільшенням біомаси і „розбавленням” радіонуклідів; поліпшенням концентрації в ґрунті обмінних катіонів, у першу чергу калію та кальцію; посиленням антагонізму між іонами радіонуклідів й іонами солей, які вносять у ґрунт; зміна доступності для кореневих систем радіонуклідів унаслідок переведення їх у важкодоступні сполуки та обмінної фіксації у результаті реакції радіонуклідів з добривами, що вносяться.

Ефективним прийомом для обмеження переходу радіонуклідів у рослини є оранка ґрунту. У більшості випадків радіоактивного забруднення сільськогосподарських угідь радіонукліди, що випали на поверхню ґрунтово-рослинного покриву, спочатку зосереджуються у верхньому шарі ґрунту (0 – 2 см). Оранка ґрунтів сприяє перерозподілу радіоактивних речовин у кореневмісному шарі ґрунту (як правило, 0 – 25 см).

Ще одним важливим результатом оранки ґрунтів є зниження потужності дози гамма-випромінювання за рахунок заглиблення радіонуклідів (їх розподіл в орному шарі). Звичайна оранка ґрунтів на глибину 18 – 20 см зменшує потужність дози гамма-випромінювання в декілька разів. При обробітку ґрунту на глибину 28 см надходження стронцію зменшується порівняно з контролем (ротаційна обробка на глибину 11 см) у люцерни на 40 %, пшениці – на 25, а в цукрових буряків – на 10 %. Глибоке заорювання (на 30 см) знижує нагромадження стронцію в рослинах із малою кореневою системою більше, ніж у три рази порівняно з контролем, де радіонуклід залишається на поверхні, але не впливає на поглинання стронцію рослинами з глибокою кореневою системою. Засвоєння радіонуклідів рослинами при оранці ґрунту на 30 см зменшується на 20 – 30 % порівняно з мілким обробітком ґрунту (на 15 см), ефективність глибокої оранки в зниженні надходження радіонуклідів у рослини залежить від їх біологічних особливостей.

Одним із важливих спеціальних прийомів, спрямованих на зменшення вмісту радіоактивних речовин у ґрунті, є механічне видалення поверхневого шару ґрунту, який концентрує основну кількість радіонуклідів. Однак цей спосіб дезактивації ґрунту дуже трудоємкий і дорого коштує. Зняття шару 0 – 5 см з площі 1 га відповідає відчуженню близько 500 т ґрунту, який по суті може розглядатися як радіоактивні відходи. Мабуть, цей прийом можна використовувати тільки на дуже обмеженій території, наприклад, на городах.

До механічної дезактивації ґрунтів може належати і такий прийом, як глибока оранка ґрунтів із загортанням верхнього, найбільш забрудненого, шару ґрунту на глибину 40 – 60 см і глибше.

У доповнення до оранки з переміщенням шару ґрунту, який містить радіонукліди, на глибину пропонується відділяти новий верхній шар ґрунту від нижчележачого з підвищеною концентрацією радіонуклідів екранним бар'єром з токсичних хімічних сполук, що перешкоджають проникненню коренів рослин у нижні шари ґрунту. Проведення цих робіт пов'язане з серйозними технічними труднощами і великими економічними витратами.

Одним із способів, що обмежує акумуляцію в рослинах радіонуклідів, є їх переведення у важкозасвоювані форми. Для цього можна вносити в ґрунти різні хімічні реагенти. Наприклад, для радіоактивного стронцію в якості фіксуючих хімічних сполук можна використовувати великі дози фосфатів, розчинних силікатів (калію, натрію) тощо. Можна також промивати ґрунт, застосовуючи розчини кислот, луги, нейтральні солі, комплексони. Велике значення на зрошуваних землях має вимивання радіонуклідів з ґрунтів.

Важливим є питання меліорації лук і пасовищ, які радіоактивно забруднені. Радіонукліди, що випали на поверхню луків, більш доступні рослинам, ніж в орних землях, внаслідок