Защи́та расте́ний, система мероприятий по предотвращению и снижению ущерба, наносимого сельскохозяйственным и лесным растениям вредителями, болезнями и сорняками.

Исторический очерк

Самые ранние сообщения об ущербе, наносимом вредными организмами сельскохозяйственным растениям, относят к периоду 2,5–3 тыс. лет до н. э.: ассирийские туппумы и египетские папирусы содержат повествования о губительных нашествиях саранчи на посевы. Шумеры за 2,5 тыс. лет до н. э. применяли окуривание серой для защиты запасов зерна от вредителей. Более поздние египетские и шумерские (2–1,7 тыс. лет до н. э.), а также ведические (1,5 тыс. – 500 лет до н. э.) источники содержат описания некоторых болезней растений. Древнегреческие (Аристотель, Теофраст, 4 в. до н. э., и др.) и древнеримские (Плиний Старший, Колумелла, 1 в. н. э., и др.) авторы приводят описания вредителей и симптомов поражения сельскохозяйственных растений ржавчиной, головнёй, мучнистой росой, паршой и др. В Древней Греции и Римской империи для защиты посевов от вредителей применяли серу, золу, растительные масла и настои; для защиты растений от грибных болезней проводили окуривание посевов дымом, получаемым при сжигании соломы, остатков ракообразных и рыбы, бычьих рогов, а сорные растения удаляли вручную или проливали почву морской водой.

Начиная с 9 в. н. э. в Китае для защиты посевов от вредителей применяли соединения мышьяка.

Вопросы защиты растений от вредителей и болезней рассмотрены в «Геопонике», написанной в Византии в 10 в. н. э., на основе более ранних работ 33 авторов.

В 12 в. арабский учёный и земледелец Ибн аль-Аввам написал сельскохозяйственный трактат, основанный на работах 112 авторов; трактат описывал в том числе вредителей и болезни растений и приёмы борьбы с ними.

В конце 17 – 18 вв. в Европе в качестве средств защиты от вредителей использовали ряд неорганических соединений, сульфат никотина, получаемый из листьев табака, а также некоторые ботанические инсектициды (пиретрин, ротенон). В 1-й половине 18 в. в Европе для протравливания семян применяли соединения мышьяка и ртути, а также сульфат меди. Первые попытки систематизировать болезни растений сделал французский ботаник Жозеф Питтон де Турнефор (1705). Карл Линней (1751) рассматривал фитопатогенные грибы и насекомых в качестве причин болезней растений.

В Российской империи одной из первых попыток систематизации имеющихся сведений о вредителях стала диссертация Д. Т. Воздвиженского (1839) «Рассуждение о вредных насекомых для полей и лугов и о средствах отвращать вред, от сих животных происходящий». В 1859 г. создано Русское энтомологическое общество: в его задачи в числе прочих входило «изучать и обнародовать изыскания о пользе и вреде, ими приносимых, и средства к истреблению насекомых вредных» (Труды Русского энтомологического общества. Санкт-Петербург, 1861. Кн. 1. С. I). С 1850-х гг. были описаны многие виды фитопатогенных грибов и бактерий, изучены их морфология, особенности развития, доказан инфекционный характер многих болезней растений. Значительный вклад в эти исследования внесли А. де Бари и М. С. Воронин. В 1866 г. в Петровской земледельческой и лесной академии (ныне Российский государственный аграрный университет – МСХА имени К. А. Тимирязева) К. Э. Линдеман впервые начал чтение самостоятельного курса лекций по энтомологии.

В Российской империи инсектициды впервые были использованы в 1898 г. для борьбы с вредителями садов. В 1-й половине 20 в. в Российской империи, РСФСР и СССР в качестве инсектицидов применяли соединения мышьяка, ртути и другие препараты, фунгицидов – препараты на основе соединений меди, извести, аммиака, серы и др.; для протравливания семян использовали формалин и препараты на основе соединений ртути.

В Российской империи в конце 19 – начале 20 вв. (до 1917) от вредителей погибало 30–50 % всего урожая зерновых культур; общие потери растениеводства только от вредителей в этот период оценивали в 980 млн руб. в год. В 1870–1880 гг. были организованы Одесская и Харьковская энтомологические комиссии; в 1887 г. впервые была учреждена должность областного энтомолога, деятельность которого распространялась на несколько южных губерний и областей (в течение 6 лет её занимал П. А. Забаринский), в 1894 г. при Департаменте земледелия создано Бюро по энтомологии (его возглавил И. А. Порчинский). С 1904 г. началась организация энтомологических станций в Киеве, Воронеже, Харькове, Ставрополе, Ташкенте и др.; при сельскохозяйственных опытных станциях организовывали отделы энтомологии. Исследования болезней растений в 1901 г. начала проводить Центральная фитопатологическая станция в Санкт-Петербурге. В 1907 г. они были продолжены в Бюро по микологии и фитопатологии при Учёном комитете Главного управления землеустройства и земледелия. К 1916 г. в Российской империи действовали около 30 учреждений, занимавшихся вопросами защиты растений. В 1918 г. при Народном комиссариате земледелия РСФСР организован Отдел защиты растений. В 1920 г. в Петровской сельскохозяйственной академии организована кафедра сельскохозяйственной и лесной энтомологии, в 1930 г. здесь же – кафедра фитопатологии (ныне кафедра защиты растений Российского государственного аграрного университета – МСХА имени К. А. Тимирязева).

В дальнейшем в сельскохозяйственных вузах создавали профильные кафедры, а в некоторых – и факультеты защиты растений. В 1922 г. был организован Институт по прикладной зоологии и фитопатологии, с целью повышения квалификации агрономов, уже имеющих опыт практической работы по защите растений; этот институт обеспечил сельское хозяйство страны необходимыми для него кадрами профессионалов и конкретными технологиями защитных мероприятий. Институт также содействовал решению практических задач защиты растений. В 1929 г. на базе Бюро по микологии и фитопатологии был создан Институт борьбы с вредителями и болезнями растений (ныне Всероссийский научно-исследовательский институт защиты растений, ВИЗР).

В 1920-х гг. при губернских земельных отделах учреждались должности энтомологов, а также экспедиции и отряды по борьбе с массовыми вредителями. К 1930 г. в СССР насчитывалось 125 организаций по защите растений с общим штатом более 600 человек. Для обеспечения нужд крупных колхозов, совхозов и МТС в 1930 г. было создано Всесоюзное акционерное общество по борьбе с вредителями сельского и лесного хозяйства, в этом же году преобразованное во Всесоюзное государственное объединение по борьбе с вредителями (ОБВ). ОБВ включало в себя оперативно-производственную сеть, службу карантина растений, службу учёта вредителей и болезней, учебные и научно-исследовательские учреждения. В 1933 г. эта структура была упразднена; мероприятиями по защите растений руководили группы по борьбе с вредителями и болезнями в Главных отраслевых управлениях Народного комиссариата земледелия СССР (НКЗ СССР), а с 1939 г. – Главные территориальные управления НКЗ СССР и Отдел борьбы с вредителями сельскохозяйственных культур НКЗ СССР.

Значительный вклад в развитие защиты растений и смежных дисциплин в 1-й половине 20 в. внесли отечественные учёные Г. Я. Бей-Биенко, Н. Н. Богданов-Катьков, В. Ф. Болдырев, Н. И. Вавилов, М. В. Горленко, М. С. Дунин, А. А. Захваткин, Д. И. Ивановский, Н. М. Кулагин, К. Э. Линдеман, И. И. Мечников, Н. А. Наумов, И. М. Поляков, В. П. Поспелов, Э. Э. Савздарг, Б. П. Уваров, И. Н. Филипьев, Н. А. Холодковский, И. Я. Шевырёв, В. Н. Щёголев, А. А. Ячевский и многие др.

Во 2-й половине 20 в. в СССР была создана разветвлённая сеть подразделений по защите растений. В 1961 г. организована единая государственная служба защиты растений, в которую вошли Госинспекция по карантину и защите растений, Госкомиссия по химическим средствам борьбы с вредителями, болезнями растений и сорняками в 12 союзных республиках – управления по защите растений, в ведении которых были станции защиты растений с отрядами по борьбе с вредителями и болезнями растений, наблюдательными пунктами и секторами службы сигнализации и прогнозов появления и распространения вредителей и болезней растений. Руководство всей службой защиты растений в стране осуществляло Главное управление защиты растений (с Государственной инспекцией по карантину растений); всего в стране было создано 134 станции и 236 механизированных отрядов. В 597 районных производственных управлениях сельского хозяйства имелись специалисты по защите растений, непосредственно в штатах колхозов и совхозов их было более 7 тыс. человек. К 1976 г. в СССР было создано 13 главных управлений по защите растений, 144 областные, краевые и республиканские, а также 1547 районных и межрайонных станций защиты растений, 319 механизированных и других специализированных отрядов и экспедиций, 144 лаборатории диагностики и прогнозов, 53 лаборатории биологических методов борьбы с вредителями и болезнями растений, 96 контрольно-токсикологических лабораторий, 175 областных, краевых, республиканских карантинных инспекций с карантинными лабораториями и фумигационными отрядами. Общая численность специалистов станций защиты растений превышала 34 тыс. человек. В этот период и позднее активно разрабатывались химический и биологический методы защиты растений, экологические подходы к контролю численности вредных организмов.

В начале 21 в. в РФ служба защиты растений и Государственная служба по карантину растений были реорганизованы: в 2004 г. создана Федеральная служба по ветеринарному и фитосанитарному надзору (Россельхознадзор) как правопреемник службы карантина растений, в 2007 г. – ФГБУ «Россельхозцентр» как правопреемник станций защиты растений.

Международное сотрудничество

В 21 в. вопросы защиты растений на международном уровне координируют ФАО и Международная конвенция по карантину и защите растений. Учитывая важность защиты и карантина растений в обеспечении продовольствием растущего населения Земли, Генеральная Ассамблея ООН провозгласила 2020 г. Международным годом охраны здоровья растений, который проходил под девизом: «Защитим растения – сохраним жизнь». Целью проведения этого Международного года ООН являлось повышение уровня информированности мировой общественности о проблематике в сфере карантина и защиты растений, поскольку новые фитосанитарные риски связаны с инвазивными вредными организмами, которые распространяются между странами и континентами благодаря интенсификации международной торговли и путешествий: в условиях глобального изменения климата быстро расширяются их ареалы, увеличивается вредоносность. Ежегодно, начиная с 2022 г., 12 мая в мире отмечают Международный день охраны здоровья растений. Также работает ряд международных организаций, например Европейская и Средиземноморская организация по карантину и защите растений, членом которой является Россия, Международная организация по биологической борьбе с вредными животными и растениями, международные комитеты по предотвращению резистентности к инсектицидам, фунгицидам и гербицидам и др.; начиная с 1946 г. Международная ассоциация наук по защите растений 1 раз в 4 года проводит международные конгрессы по защите растений.

Основные группы вредных организмов

Общее количество видов организмов, вредных для хозяйственно важных растений, достигает 70 тыс.; из них около 50 тыс. видов составляют фитопатогенные организмы, 10 тыс. – вредители, 8 тыс. – сорные растения.

Основные группы фитопатогенов, вызывающих болезни растений, представлены грибами, псевдогрибами, бактериями, фитоплазмами, актиномицетами, вирусами и вироидами. Ряд болезней растений являются неинфекционными – они могут быть вызваны неблагоприятными факторами окружающей среды, дефицитом микро- и макроэлементов в почве, неправильным применением пестицидов. Около 90 % видов известных вредителей растений – насекомые. Также к значимым вредителям относят фитопаразитических нематод, растительноядных клещей, брюхоногих моллюсков и грызунов. Второстепенные вредители растений отмечены среди ракообразных и многоножек. Спорадический вред посевам и насаждениям могут наносить некоторые птицы и крупные млекопитающие. Сорняки в основном представлены одно-, двух- и многолетними, одно- и двудольными цветковыми растениями, некоторыми споровыми растениями (хвощи), а также паразитными и полупаразитными цветковыми растениями.

По данным ФАО (2020), потери урожая сельскохозяйственных культур от вредных организмов в мировом масштабе достигают 40 %, что оценивают в 220 млрд долл. ежегодно. В России ежегодные потери урожая сельскохозяйственных культур от вредителей, болезней растений и сорняков оценивают в 104 млн т условных зерновых ед.

Акациевая ложнощитовка.Акациевая ложнощитовка.

Методы защиты растений

Эффективность современных систем защиты растений зависит от результатов фитосанитарного мониторинга, позволяющего соотнести реальную численность вредных организмов в агроэкосистеме (выражается в экземпляре на единицу учёта или в баллах соответствующей шкалы) с пороговыми величинами (экономический порог вредоносности), которые были ранее определены экспериментально. Снижение численности вредных организмов ниже пороговой, в результате проведения защитных мероприятий, повышает рентабельность производства сельскохозяйственной культуры. Так, на озимой пшенице обработки против клопа вредная черепашка целесообразны при численности 1–2 экземпляра/м² в фенофазы «кущение – выход в трубку»; против стеблевой ржавчины – при 40%-ном развитии болезни в фенофазы «цветение – молочная спелость».

Фитосанитарный мониторинг предполагает проведение регулярных обследований посевов культуры в разные фенологические фазы и различными методами Проведение фитосанитарного мониторинга на винограднике (учёты вредителей и болезней визуальным методом).Проведение фитосанитарного мониторинга на винограднике (учёты вредителей и болезней визуальным методом).(визуальный учёт на площадях, почвенные раскопки, кошение сачком, использование различных ловушек и др.) на протяжении всей вегетации с целью обнаружения и оценки численности (распространённости, степени развития и т. п.) вредителей, болезней и сорных растений. Контроль за развитием вредных организмов проводят в зависимости от их биоэкологических особенностей и жизненных циклов, уязвимых фенологических фаз культуры, воздействия факторов окружающей среды. В 2022 г. в РФ фитосанитарный мониторинг вредных объектов на сельскохозяйственных угодьях был проведён на площади 203,39 млн га.

На основе полученных оперативных данных формируют краткосрочный прогноз (его заблаговременность составляет от нескольких дней до одного месяца) и прогноз вредоносности (научно обоснованное предсказание предполагаемых потерь урожая при данной численности вредных организмов в посевах), которые позволят рационально проводить обработки посевов биологическими или химическими пестицидами либо применять другие методы защиты. Данные фитосанитарных обследований используют для составления долгосрочного прогноза (на следующий вегетационный сезон) с целью предсказания вредоносности, особенностей развития вредных организмов и планирования объёма защитных мероприятий в следующем году. ФГБУ «Россельхозцентр» ежегодно публикует обзор фитосанитарного состояния посевов сельскохозяйственных культур в РФ (за прошедший год) и прогноз развития вредных объектов (на наступающий вегетационный сезон).

Мероприятия по защите растений делят на профилактические – карантин растений и агротехнический метод и истребительные – физико-механический, биологический и химический методы. Современные системы защиты растений строят на принципах концепции интегрированной защиты растений, предполагающей использование для контроля численности вредных организмов природных регулирующих факторов наряду с применением комплекса эффективных методов на основе порогов вредоносности.

Карантин растений – система государственных мероприятий, направленных на предотвращение заноса с территории других стран карантинных вредных организмов (внешний карантин), а в случае проникновения – на локализацию и ликвидацию их очагов (внутренний карантин). Осуществление этих мероприятий в РФ возложено на Россельхознадзор. В связи с интенсификацией международной торговли всё большую опасность представляют инвазивные виды вредных организмов, завозимые из других стран и регионов. Основной источник распространения инвазивных вредных организмов – продукция растительного происхождения, а также тара и транспортные средства. Многие из этих организмов имеют статус карантинных и включены в Единый перечень карантинных объектов Евразийского экономического союза.

Агротехнический метод защиты растений характеризуется профилактической направленностью и неспецифичностью действия по отношению к конкретным видам вредных организмов; как правило, не требует дополнительных трудо- и энергозатрат. В рамках метода используют приёмы, включённые в технологии возделывания сельскохозяйственных культур, которые, создавая благоприятные условия для развития сельскохозяйственных культур, с другой стороны, неблагоприятны для вредных организмов. Метод включает комплекс организационно-хозяйственных мероприятий и агротехнических приёмов: ассортимент и соотношение возделываемых культур и сортов (использование устойчивых сортов и гибридов позволяет полностью исключить или резко сократить применение химических и других средств защиты), размеры и размещение посевных площадей, севооборот, механическую обработку почвы, чистый и занятый пары и т. п.

Физико-механический метод представляет собой совокупность механического и физического методов. Механический метод в отношении вредителей основан на их уничтожении или ограничении распространения механическими средствами. В основном он применяется на небольших участках: включает в себя ручной сбор и уничтожение вредителей, стряхивание вредителей с растений, использование ловчих поясов и цветных клеевых ловушек (для отлова вредителей) и укрывных материалов для ограничения доступа вредителей к растениям, против грызунов используют капканы, ловушки и др. Физический метод основан на применении высоких и низких температур: термотерапия посадочного материала, пропаривание субстратов в теплицах, рефрижерация плодов и овощей, камерная сушка древесины и т. п.

Учёт крестоцветных блошек на капусте при помощи ящика Петлюка.Учёт крестоцветных блошек на капусте при помощи ящика Петлюка.

Биологический метод защиты растений основан на подавлении вредных организмов с помощью агентов биологической борьбы – других живых организмов, а также продуктов их жизнедеятельности или их синтетических аналогов. Применение энтомофагов, акарифагов и других хищников и паразитов против вредителей называют макробиометодом. Существуют различные способы использования энтомофагов: интродукция и акклиматизация, сезонная колонизации и др. Микробиометод базируется на применении против вредителей и возбудителей болезней биопестицидов на основе различных микроорганизмов, подавляющих их численность: вирусов, бактерий, грибов и др. Третье направление – биохимический метод, включает использование продуктов жизнедеятельности микроорганизмов для борьбы с вредными организмами, а также синтетических аналогов биологически активных веществ (феромонов, кайромонов и др.).

Химический метод – наиболее эффективный и широко распространённый метод защиты растений, основанный на применении пестицидов – неорганических и органических соединений. Ныне в качестве пестицидов наиболее широко применяют синтетические органические соединения. Пестициды классифицируют по объектам применения, химическому составу, механизмам действия, способам применения, классам опасности и т. п. По объектам применения пестициды делят на инсектициды (пестициды, применяемые против вредных насекомых), акарициды (против клещей), нематоциды (против нематод), родентициды (против грызунов), моллюскоциды (против брюхоногих моллюсков), гербициды (против травянистых сорняков), арборициды (против нежелательной древесно-кустарниковой растительности), фунгициды (против грибных фитопатогенов), бактерициды (против бактерий) и др.; к пестицидам также относят феромоны, репелленты, десиканты и регуляторы роста растений. Все разрешённые к применению в РФ пестициды проходят процедуру государственной регистрации и включаются в «Государственный каталог пестицидов и агрохимикатов», разрешённых к применению на территории РФ.

Организация защиты растений в России

В России мероприятия по защите сельскохозяйственных растений от вредных организмов на государственном уровне координируют Департамент растениеводства, механизации, химизации и защиты растений Министерства сельского хозяйства РФ, ФГБУ «Российский сельскохозяйственный центр» и Россельхознадзор. Федеральный государственный карантинный фитосанитарный контроль (надзор) и контроль (надзор) в области безопасного обращения с пестицидами и агрохимикатами на территории РФ осуществляет Россельхознадзор. В 2023 г. в России действуют 74 региональных филиала Россельхозцентра и 37 территориальных управлений Россельхознадзора. Защиту леса от вредных организмов координирует Федеральное агентство лесного хозяйства. В 2022 г. обработки средствами защиты растений сельскохозяйственных культур в России были проведены на площади 93,7 млн га, в лесном фонде очаги вредных организмов обрабатывали на площади 251,5 тыс. га.

Защита растений как научная дисциплина

Комплексная научная дисциплина, всесторонне изучающая вредные организмы растений и разрабатывающая теоретические и методологические основы мероприятий по регуляции и подавлению их численности в сельском и лесном хозяйстве. Объединяет в себе ряд самостоятельных научных дисциплин, связанных с биологией, сельским и лесным хозяйством: энтомология, фитопатология, гербология (наука о сорных растениях), микология, бактериология, вирусология, фитогельминтология (наука о фитопаразитических нематодах), малакология, акарология, родентология (наука о грызунах) и др. Также дисциплины, разрабатывающие методы регуляции численности вредных организмов: химическая защита растений, биологическая защита растений, иммунитет растений, фитосанитарный мониторинг и прогноз развития вредных организмов, интегрированная защита растений, карантин растений и др. Защита растений также тесно связана с экологией, ботаникой, физиологией и биохимией растений, химией, токсикологией, земледелием, растениеводством, агрометеорологией, генетикой, селекцией, биотехнологией.

Научные основы мероприятий по защите растений от вредных организмов разрабатывают ФГБНУ ВИЗР, ФГБУ «Всероссийский центр карантина растений», ФГУП «Всероссийский научно-исследовательский институт химических средств защиты растений», ФГБНУ «Всероссийский научно-исследовательский институт фитопатологии», ФГБНУ «Федеральный научный центр биологической защиты растений», ФБУ «Всероссийский научно-исследовательский институт лесоводства и механизации лесного хозяйства», другие отраслевые НИИ, профильные кафедры аграрных и лесотехнических вузов.

Современные исследования по защите растений направлены на фитосанитарную оптимизацию агроэкосистем как дальнейшего развития концепции интегрированной защиты растений. Ведётся совершенствование элементов биологической и химической защиты растений, а также других методов контроля численности вредных организмов, экологизация и биологизация отдельных элементов интегрированной защиты растений (в том числе в системах органического земледелия), совершенствование ассортимента пестицидов, оптимизация систем фитосанитарного мониторинга (включая использование информационных технологий и методов дистанционного мониторинга), изучение закономерностей изменения видового состава вредных организмов (включая инвазивные виды). Ведётся поиск доноров и источников устойчивости сельскохозяйственных растений к болезням и вредителям, выведение устойчивых сортов, развиваются методы молекулярно-генетической диагностики вредных организмов и др.

Регулярно проводятся конференции по защите растений: в 2023 г. – международные научно-практические конференции «Защита растений от вредных организмов», «Защита и карантин растений» и др.

Подготовку квалифицированных кадров по защите растений ведут в аграрных и лесотехнических вузах: в Российском государственном аграрном университете – МСХА имени К. А. Тимирязева действует старейшая кафедра защиты растений в России (1920); профильные кафедры также работают в Новосибирском государственном университете, Санкт-Петербургском государственном аграрном университете, Ставропольском государственном аграрном университете, Саратовском государственном университете генетики, биотехнологии и инженерии имени Н. И. Вавилова и др.; в Кубанском государственном аграрном университете действует профильный факультет. Подготовка научных и научно-педагогических кадров ведётся в аспирантуре профильных вузов и НИИ.