.jpg/1280px-Students_spraying_Irish_potatoes_(10004185).jpg)
Применение пестицидов относится к практическому способу доставки пестицидов (включая гербициды , фунгициды , инсектициды или средства борьбы с нематодами ) к их биологическим целям ( например, организму -вредителю , сельскохозяйственной культуре или другому растению). Обеспокоенность общественности по поводу использования пестицидов подчеркнула необходимость сделать этот процесс максимально эффективным, чтобы свести к минимуму их выбросы в окружающую среду и воздействие на человека (включая операторов, случайных прохожих и потребителей продукции). [1] Практика борьбы с вредителями путем рационального применения пестицидов является в высшей степени междисциплинарной , сочетая в себе многие аспекты биологии и химии с: агрономией , инженерией , метеорологией , социально-экономикой и общественным здравоохранением , а также новыми дисциплинами, такими как биотехнология и информационная наука .
Оптические данные со спутников и самолетов все чаще используются для принятия решений по применению. [2]
Обработка семян может обеспечить исключительно высокую эффективность с точки зрения эффективной передачи дозы на урожай. Пестициды наносятся на семена перед посадкой в виде обработки семян или покрытия для защиты растений от рисков, связанных с почвой; кроме того, эти покрытия могут содержать дополнительные химические вещества и питательные вещества , способствующие росту. Типичная оболочка семян может включать питательный слой, содержащий азот , фосфор и калий , ризобиальный слой, содержащий симбиотические бактерии и другие полезные микроорганизмы , а также слой фунгицида (или другого химического вещества), делающий семена менее уязвимыми для вредителей.
Одной из наиболее распространенных форм применения пестицидов, особенно в традиционном сельском хозяйстве, является использование механических опрыскивателей . Гидравлические опрыскиватели состоят из бака , насоса , копья (для одиночных форсунок) или штанги и форсунки (или нескольких форсунок). Опрыскиватели преобразуют состав пестицидов , часто содержащий смесь воды (или другого жидкого химического носителя, например удобрения) и химиката, в капли, которые могут представлять собой большие капли дождевого типа или крошечные, почти невидимые частицы. Это преобразование осуществляется путем подачи распыляемой смеси через распылительную форсунку под давлением. Размер капель можно изменить за счет использования сопел разных размеров или за счет изменения давления, под которым они подаются, или за счет комбинации того и другого. Преимущество крупных капель состоит в том, что они менее подвержены сносу распылением , но требуют больше воды на единицу покрытой площади. Благодаря статическому электричеству небольшие капли могут максимально контактировать с целевым организмом, но для этого необходимы очень спокойные ветровые условия.
Традиционные пестициды для сельскохозяйственных культур можно применять довсходовым или послевсходовым способом – этот термин относится к статусу прорастания растения. Довсходовое применение пестицидов в традиционном сельском хозяйстве пытается снизить конкурентное давление на вновь проросшие растения за счет удаления нежелательных организмов и максимального увеличения количества воды, питательных веществ в почве и солнечного света, доступных для урожая. Примером довсходового применения пестицидов является обработка кукурузы атразином . Аналогичным образом, смеси глифосата часто применяются перед всходами на сельскохозяйственных полях для удаления рано прорастающих сорняков и подготовки к последующим посевам. Оборудование для довсходового внесения часто имеет большие широкие шины, предназначенные для плавания по мягкой почве, сводя к минимуму как уплотнение почвы, так и повреждение посаженных (но еще не всходов) культур. Трехколесная машина для внесения удобрений, такая как та, что изображена справа, сконструирована таким образом, чтобы шины не двигались по одному и тому же пути, что сводит к минимуму образование колеи в поле и ограничивает повреждение подпочвы.
Послевсходовое применение пестицидов требует использования определенных химикатов, выбранных так, чтобы свести к минимуму вред для желаемого целевого организма. Примером является 2,4-дихлорфеноксиуксусная кислота , которая повреждает широколиственные сорняки ( двудольные ), но оставляет после себя траву ( однодольные ). Например, такой химикат широко использовался на посевах пшеницы . Ряд компаний также создали генетически модифицированные организмы, устойчивые к различным пестицидам. Примеры включают устойчивые к глифосату соевые бобы и Bt-кукурузу , которые меняют типы составов, участвующих в решении проблемы послевсходового давления пестицидов. Важно также отметить, что даже при правильном выборе химикатов высокие температуры окружающей среды или другие воздействия окружающей среды могут привести к повреждению нецелевого желательного организма во время применения. Поскольку растения уже проросли, послевсходовое применение пестицидов требует ограниченного контакта с полем, чтобы минимизировать потери из-за повреждения урожая и почвы. В типичном промышленном оборудовании используются очень высокие и узкие шины, а также корпус опрыскивателя, который можно поднимать и опускать в зависимости от высоты культуры. Эти опрыскиватели обычно имеют маркировку «высокий клиренс», поскольку они могут подниматься над растущими культурами, хотя обычно их высота не превышает 1–2 метров. Кроме того, эти опрыскиватели часто имеют очень широкие штанги, чтобы свести к минимуму количество проходов по полю, что опять же предназначено для ограничения повреждения урожая и максимизации эффективности. В промышленном сельском хозяйстве опрыскивающие штанги шириной 120 футов (37 метров) не являются редкостью, особенно в прерийном сельском хозяйстве с большими плоскими полями. В связи с этим воздушное внесение пестицидов представляет собой метод внесения пестицидов в всходы урожая, который исключает физический контакт с почвой и сельскохозяйственными культурами.
Опрыскиватели Air Blast, также известные как пневматические или распылители, часто используются для высоких культур, таких как плодовые деревья, где штанговые опрыскиватели и распыление с воздуха будут неэффективны. Опрыскиватели такого типа можно использовать только там, где избыточное распыление (снос распыления) не вызывает особого беспокойства, либо за счет выбора химического вещества, которое не оказывает нежелательного воздействия на другие полезные организмы, либо за счет достаточного буферного расстояния. Их можно использовать для борьбы с насекомыми, сорняками и другими вредителями сельскохозяйственных культур, людей и животных. Воздушные распылители впрыскивают жидкость в быстро движущийся поток воздуха, разбивая большие капли на более мелкие частицы, вводя небольшое количество жидкости в быстро движущийся поток воздуха. [3]
Фоггеры выполняют ту же роль, что и распылители тумана, создавая частицы очень маленького размера, но используют другой метод. В то время как распылители тумана создают высокоскоростной поток воздуха, который может перемещаться на значительные расстояния, туманообразователи используют поршень или сильфон для создания застойной области пестицида, которая часто используется для закрытых помещений, таких как дома и приюты для животных. [4]
Чтобы лучше понять причину неэффективности распыления, полезно задуматься о последствиях большого диапазона размеров капель , образуемых типичными (гидравлическими) распылительными форсунками. Это уже давно признано одной из наиболее важных концепций распыления ( например , Himel, 1969 [5] ), приводящей к огромным изменениям в свойствах капель.
Исторически было показано , что передача дозы биологической мишени ( т.е. вредителю ) неэффективна. [6] Однако связать «идеальные» месторождения с биологическим эффектом сложно, [7] но, несмотря на опасения Хислопа по поводу деталей, было несколько демонстраций того, что огромные количества пестицидов тратятся впустую из-за стоков с урожая и в почву в процессе, называемом эндодрейфом. Это менее известная форма дрейфа пестицидов , при этом экзодрейф вызывает гораздо большую обеспокоенность общественности. Пестициды обычно применяются с помощью гидравлических распылителей, либо на ручных опрыскивателях, либо на тракторных стрелах, где составы смешиваются с большими объемами воды.
Капли разных размеров имеют совершенно разные характеристики рассеивания и подвержены сложным макро- и микроклиматическим взаимодействиям (Bache & Johnstone, 1992). Значительно упростив эти взаимодействия с точки зрения размера капель и скорости ветра, Краймер и Бойл [8] пришли к выводу, что по существу существуют три набора условий, при которых капли движутся от сопла к мишени. Вот где:
Испарение гербицида означает испарение или сублимацию летучего гербицида . Эффект газообразного химиката теряется в предполагаемом месте применения и может перемещаться по ветру и воздействовать на другие растения, воздействие которых не предполагалось, вызывая повреждение урожая. Гербициды различаются по своей восприимчивости к испарению. Своевременное внесение гербицида в почву может уменьшить или предотвратить испарение. Ветер, температура и влажность также влияют на скорость испарения, при этом влажность снижается. 2,4-Д и дикамба — широко используемые химические вещества, которые, как известно, подвержены испарению [9] , но есть и многие другие. [10] Применение гербицидов в конце сезона для защиты устойчивых к гербицидам генетически модифицированных растений увеличивает риск улетучивания, поскольку температура выше и внесение в почву нецелесообразно. [9]
В 1970-х и 1980-х годах усовершенствованные технологии нанесения, такие как контролируемое капельное нанесение (CDA), вызвали широкий исследовательский интерес, но коммерческое внедрение было разочаровывающим. Контролируя размер капель, сверхмалые (ULV) или очень низкие (VLV) нормы внесения пестицидных смесей могут достичь аналогичных (а иногда и лучших) биологических результатов за счет улучшения времени и передачи дозы к биологической цели ( т. е. вредителю). Не было разработано ни одного распылителя, способного производить однородные (монодисперсные) капли, но ротационные распылители (вращающийся диск и клетка) обычно производят более однородный спектр размеров капель, чем обычные гидравлические форсунки (см. Оборудование для нанесения CDA и ULV). Другие эффективные методы внесения включают: обвязывание, приманку, специальное размещение гранул, обработку семян и протирание сорняков.
CDA является хорошим примером технологии рационального использования пестицидов (RPU) (Bateman, 2003), но, к сожалению, с начала 1990-х годов она не в моде среди государственных финансирующих организаций, поскольку многие считают, что ответственность за разработку всех пестицидов должны лежать на производителях пестицидов. С другой стороны, компании, производящие пестициды, вряд ли будут активно продвигать более целевую направленность и, таким образом, сокращать продажи пестицидов, если только они не смогут получить выгоду, увеличив ценность продукции каким-либо другим способом. RPU резко контрастирует с продвижением пестицидов, и многие агрохимические концерны в равной степени осознали, что управление продукцией обеспечивает лучшую долгосрочную прибыльность, чем настойчивая продажа сокращающегося количества новых молекул «серебряной пули». Таким образом, RPU может обеспечить подходящую основу для сотрудничества между многими заинтересованными сторонами в области защиты растений.
Понимание биологии и жизненного цикла вредителя также является важным фактором при определении размера капель. Служба сельскохозяйственных исследований , например, провела испытания для определения идеального размера капель пестицида, используемого для борьбы с кукурузными червями . Они обнаружили, что для того, чтобы пестицид был эффективным, он должен проникнуть через кукурузные волокна, где вылупляются личинки ушного червя. Исследование пришло к выводу, что более крупные капли пестицидов лучше всего проникают в целевые кукурузные рыльца. [11] Знание того, откуда происходит уничтожение вредителей, имеет решающее значение для определения необходимого количества пестицидов.
Обеспечение качества опрыскивателей путем тестирования и установления стандартов для оборудования для нанесения важно для обеспечения оптимального соотношения цены и качества для пользователей. [12] Поскольку в большинстве оборудования используются различные гидравлические форсунки, различные инициативы пытались классифицировать качество распыления, начиная с системы BCPC. [13] [14]
На обочины дорог поступает значительное количество гербицидов, как намеренно внесенных для их обслуживания, так и из-за сноса гербицидов с соседних участков. Это часто приводит к гибели нецелевых растений. [15]
См.: опрыскивание с воздуха , опрыскивание сверхмалыми объемами , опыление сельскохозяйственных культур и сельскохозяйственные дроны .
Борьба с вредителями в доме начинается с ограничения доступа насекомых к трем жизненно важным товарам: укрытию, воде и пище. Если, несмотря на такие меры, насекомые становятся проблемой, может возникнуть необходимость борьбы с ними с помощью химических методов, нацеливая активный ингредиент на конкретного вредителя. [16] Средство от насекомых , называемое «спрей от насекомых», поставляется в пластиковой бутылке или аэрозольном баллончике. Применительно к одежде, рукам, ногам и другим конечностям использование этих продуктов будет способствовать отпугиванию ближайших насекомых. Это не инсектицид.
Инсектицид, используемый для уничтожения вредителей — чаще всего насекомых и паукообразных — в основном поставляется в аэрозольных баллончиках и распыляется непосредственно на насекомое или его гнездо в качестве средства его уничтожения. Спреи от мух убивают домашних мух , мясных мух , муравьев , тараканов и других насекомых , а также пауков . Другие препараты представляют собой гранулы или жидкости, в состав которых входят приманки, поедаемые насекомыми. Для многих домашних вредителей доступны ловушки-приманки, содержащие пестициды и феромоны или пищевые приманки. Спреи для трещин и щелей наносятся внутрь и вокруг проемов в домах, таких как плинтусы и сантехника. Пестициды для борьбы с термитами часто впрыскивают в фундаменты домов и вокруг них.
В число активных ингредиентов многих бытовых инсектицидов входят перметрин и тетраметрин , действующие на нервную систему насекомых и паукообразных.
Спрей от насекомых следует использовать только в хорошо проветриваемых помещениях, поскольку химические вещества, содержащиеся в аэрозоле, и большинство инсектицидов могут быть вредными или смертельными для людей и домашних животных. Все инсектициды, включая твердые вещества, приманки и ловушки для приманок, следует применять так, чтобы они были вне досягаемости диких животных, домашних животных и детей.