Рис.1. Структурная формула глифосата

Историческая справка. Впервые гербицидные свойства этого вещества были обнаружены в 1970 г. Джоном Францем, работавшим в американской компании Монсанто (Monsanto). За это открытие в 1987 он получил Национальную медаль за технологию. Торговое название глифосата «Roundup» (круговая оборона), было дано в честь круга из фургонов, из-за которого американские переселенцы отстреливались от индейцев. В 2000 г. истёк патент Монсанто на молекулу глифосата, что привело к появлению на рынке конкурентов, производящих аналоги торговой марки «Roundup» и значительному снижению стоимости гербицидов на его основе.

Токсическое действие глифосата обусловлено тем, что этот гербицид ингибирует фермент растений - 5-еноилпирувоил-шикимат-3-фосфат синтетазу. Этот фермент синтезирует хоризмат - растительный предшественник трёх ароматических аминокислот (фенилаланина, тирозина и триптофана) и некоторых других важных компонентов растения (салициловая кислота, некоторые алкалоиды и др.). Такми образом, при попадании глифосата на растение  блокируется синтез этих важных аминокислот, и растение погибает. Важно отметить, что синтез этих аминокислот у животных происходит по-другому и не ингибируется глифосатом. Поэтому глифосат относится к мало токсичным гербицидам. Это подтверждается его высокой полулетальной дозой LD50=5600 мг/кг веса при внутреннем употреблении в экспериментах на крысах.

Глифосат является самым распространённым гербицидом в мире. Многие сельскохозяйственные культуры с помощью методов генной инженерии делают устойчивыми к глифосату. Это значительно увеличивает эффективность борьбы с сорняками на посевах таких культур.

Более чем тридцатилетний опыт широкого применения глифосата показал, что он оказывает очень незначительное воздействие на млекопитающих, птиц и насекомых. Риск его попадания в водоёмы невысок из-за прочной сорбции молекул этого вещества с частицами почвы. В почве глифосат разрушается микроорганизмами и период полураспада составляет от 17 до 174 дней в зависимости от типа почвы и других факторов окружающей среды (Cerdeira and Duke, 2006).

2. Дозы гербицида «Раундап ВР», использованные в опытах с борщевиком Сосновского.

В работе использовали препарат «Раудап ВР», представляющий собой концентрированный водный раствор с содержанием действующего вещества —  360 г/л. Максимальная рекомендованная доза препарата для обработки участков, не предназначенных под посев или посадку культурных растений (обочины дорог, изгороди) составляет 5 литров рабочего раствора (рабочий раствор содержит 12 мл препарата / л воды) на 100 м². Опрыскивание вегетирующих растений борщевика проводили с расходом 5 л препарата на 100 м². Для выявления устойчивости борщевика к гербицидам проводили дополнительную обработку растений рабочим раствором с концентрацией 24 и 48 мл препарата/л воды (далее – мл/л), что в два и четыре раза больше рекомендованной дозы соответствено. Пересчет указанных доз в расчете расхода препарата на один гектар приведен в таблице.

Таблица . Дозы гербицида «Раундап ВР», действие которых изучено в эксперименте с растениями борщевика Сосновского

Во вариантах с обработкой гербицидом процесс роста растений был сильно заторможен или подавлен. В большей степени это коснулось растений, обработанных рабочим раствором с концентрацией 48 мл/л. Растения обработанные растворами с концентрацией 12 и 24 мл/л, все таки сохранили небольшую ростовую активность, и через 40 дней после обработки их высота увеличилась на 20-30 см. После обработки гербицидом растения  образовывали недоразвитые соцветий или соцветия погибали, семена быстро чернели и осыпались (рис.4, рис.5).

Рис.4.  Воздействие препарата "Раундап ВР" на генеративную сферу борщевика Сосновского: А - растения обработаные дозой препарата 24 мл препарата/л воды, Б - контроль.

Рис.5. Семена из соцветии растений борщевика Сосновского после обработки препаратом "Раундап ВР" : К  контроль, 12, 24 и 48 мл/л - дозы гербицида. Фото сделано в январе 2011 г., через 2.5 года после обработки растений в полевых условиях.

Таким образом, обработка гербицидом «Раундап ВР» существенно повлияла на количество растений. В опытах наблюдалась однозначная зависимость: доза препарата – реакция растения. Гербицид в дозах двух и четырехкратно превышающую рекомендованную дозу свел к минимуму количество живых растений на участке. Обработка разными дозами в равной степени ингибировала рост растений на начальном этапе. К концу эксперимента растения, обработанные рекомендованной дозой (12 мл/л), частично адаптировались и показали небольшой прирост линейных размеров. Во всех вариантах опыта наблюдали полное подавление гербицидом генеративной функции растений. Применение гербицида в двух- и четырехкратных дозах в фазе цветения — перехода к плодоношению приводят к полному подавлению генеративной сферы растений: цветки погибают, а завязи плодов чернеют и осыпаются.

4. Выводы о возможности применения гербицидов на основе глифосата для искоренения борщевика Сосновского.

Применение глифосатсодержащего гербицида показало, что он способен эффективно уничтожать растения борщевика Сосновского. На основе проведённых экспериментов можно рекомендовать использование гербицидов с содержанием действующего вещества 360 г/л в дозе 24 мл/л (2.4 л препарата на 100 л воды). Более эффективным будет его применение на популяциях борщевика Сосновского в фазе массового отрастания. Обработка гербицидами  возможна вплоть до фазы цветения. Однако, обработка растений в этой фазе развития более трудоемка и травмоопасна для персонала, контактирующего с борщевиком.  Максимальный расход рабочего раствора должен составлять 5 л на 100 м². Минимальный расход рабочего раствора должен обеспечивать смачивание 70-80% листовой поверхности растений.

Глифосатсодержащие гербициды считаются одними из наименее опасных для насекомых, птиц, млекопитающих и водных организмов. Однако при массовом применении этого метода искоренения борщевика следует принимать меры предосторожности для предотвращения попадания рабочего раствора на соседние с популяцией борщевика растительные сообщества.

Глифосатсодержащие гербициды не влияют на созревшие семена, которые находятся в почве. Таким образом однократная обработка глифосатом приведет только к уничтожению одного поколения популяции борщевика Сосновского. Для гарантированного освобождения намеченной площади от борщевика требуется либо повторная обработка гербицидом, либо применение иных способов искоренения растений борщевика (ручная или механизированная прополка). Целесообразно засеивать обработанные гербицидом территории семенами злаковых трав или иных замещающих культур для замедления процесса восстановления популяции инвазионого вида из семенного банка и за счёт заносных семян.

Глифосатсодержащие гербициды являются самым эффективным способом уничтожения отдельно стоящих особей борщевика Сосновского. Для искоренения таких растений лучше не распылять гербицид на листья растений, а наносить его на поверхность листьев, например,  малярной кистью. Такой способ нанесения гербицида сведёт к минимуму риск попадания на окружающие растения других видов.