Оценка действия гербицидов на биологическую активность чернозема обыкновенного

Земледелие, химизация и агроэкология / 09 апреля 2012


Современное сельскохозяйственное производство широко использует для средств защиты растений пестициды, среди которых наибольший объем применения принадлежит гербицидам. Гербициды опасны для людей и животных, и в обращении с ними необходима величайшая осторожность. Опасность загрязнения почв остатками гербицидов, в отличие от других пестицидов, усиливается их фитотоксичностью, вследствие чего они могут снижать урожайность последующих культур.

Современные гербициды высокоэффективные. Значительная часть гербицидов, прошедших регистрацию в Российской Федерации, малотоксичные и по степени безопасности для человека и теплокровных животных превосходят гербициды первых поколений. При соблюдении регламента их применения современные гербициды должны разлагаться и не оказывать негативного действия на почвенные процессы и окружающую среду.

Однако загрязнение почв гербицидами может наблюдаться при внесении завышенных доз препаратов, длительном применении на одном и том же участке, нарушении сроков и технологии внесения, при аварийных ситуациях. На склонах, подверженных эрозии может наблюдаться смыв гербицидов и аккумуляция их в нижних частях склона. Это обстоятельство является важной экологической проблемой, так как смытый гербицид может затем включаться в биологический круговорот и попасть в водоемы.

Цель работы – изучить, как влияют  различные дозы гербицидов Магнума и Глифосата на биологическую активность чернозёма обыкновенного, и оценить экотоксичность гербицидов в отношении почвенных микроорганизмов.

Методика исследований. Модельный опыт проводился в лабораторных  условиях при  t +24-30oC  и влажности  почвы 40-80% от НВ. Продолжительность опыта - восемь недель. Схема опыта: 1 – Контроль (почва без гербицидов); 2 - Магнум 1 доза; 3 - Магнум 10 доз; 4 - Магнум 20 доз; 5 - Глифосат 1 доза; 6 - Глифосат -2 дозы.

Почва - чернозем обыкновенный  среднегумусный среднесуглинистый. Почва содержит 7,8% гумуса, 6,5 мг/кг нитратного азота, 8,9 мг/100г подвижного фосфора, 27,9 мг/100г обменного калия, имеет рНсол равную 7,4.

Навеску массой 300г воздушно-сухой почвы помещали в ёмкость на 500мл и  увлажняли до 80% от НВ. В соответствующие варианты опыта, в распыленном виде, вносили гербициды Магнум и Глифосат, из расчета, 1 доза - 10г препарата на гектар.  

Глифосат (N-(фосфонометил)-глицин, C3H8NO5P) - неселективный системный гербицид, использующийся для борьбы с сорняками, особенно многолетними. Токсическое действие глифосата обусловлено тем, что этот гербицид ингибирует фермент растений. Глифосат принадлежит к умеренно опасным гербицидам (3 класс).

Магнум - наиболее экономичный гербицид из группы сульфонилмочевин, предназначенный для борьбы с однолетними и некоторыми многолетними двудольными сорняками, включая осоты, в посевах зерновых и льна-долгунца. Магнум обладает системным действием. Он проникает в сорняки через листья и корни, поглощается ими и передвигается по растению через ксилему и флоэму. Препарат угнетает фермент ацетолактатсинтазу, что предотвращает синтез незаменимых аминокислот лейцина, изолейцина и валина. Это приводит к прекращению деления клеток, остановке роста и последующей гибели растений. Магнум относится к умеренно опасным гербицидам.

Биологическую активность почвы определяли абсорбционным методом (Шарков, 1984).

Результаты исследований. Основными процессами, определяющими поведение гербицидов в почве, являются их разложение, адсорбция и миграция, приводящие к инактивации гербицида. В природных условиях указанные процессы протекают одновременно.

Скорость разложения гербицидов в почве зависит от многих факторов, прежде всего, от биологической активности почвы, так как большинство гербицидов разлагаются в почве преимущественно биологическим путем. Поэтому все факторы, влияющие на биологическую активность (температура, влажность, содержание органического вещества и др.), в значительной мере определяют скорость разложения гербицидов. Биологическая активность почвы в период проведения опыта оценивалась как высокая и средняя (табл. 1), что подразумевает интенсивную трансформацию используемых в опыте препаратов. Примерно один месяц наблюдалась достаточно высокая интенсивность выделения углекислого газа почвой. Во второй месяц фиксировалось резкое уменьшение интенсивности дыхания, до 5-12 кг/га·сутки. Значительная интенсивность дыхания почвы была обусловлена высокой температурой, оптимальным увлажнением почвы, наличием в почве легкоминерализуемого органического материала. Чем выше была температура, и влажность тем сильнее проявлялась интенсивность дыхания почвы. Уменьшение количества выделяемого СО2 обусловлено расходом запасов легкоминерализуемого органического материала в процессе компостирования почвы.

Использование гербицидов повлияло на дыхание почвы. Так, через семь дней компостирования произошло значимое увеличение количества выделившегося СО2 в двух вариантах с гербицидом Магнум. Вероятно, гербицид содержит легкодоступные для микроорганизмов компоненты. Через две недели компостирования фиксировалась следующая тенденция. Из почвы вариантов, где вносились гербициды Магнум и Глифосат, выделилось несколько больше углекислого газа, чем на контроле. В варианте с 20 дозами Магнума эта тенденция прослеживалась в течение трех недель.

Таблица – 1. Интенсивность выделения СО2 в процессе компостированияпри внесении в почву гербицидов, кг/га·сутки
Вариант
опыта
Количество дней компостирования
7
14
21
28
35
42
49
56
t,Co
25,1
25.5
26,9
24,1
20,5
25,9
28,0
29,5
Влажность, % от НВ
60
40
60-80
Контроль
41,9
14,3
33,3
24,3
26,1
7,2
12,4
6,8
Магнум 1 доза
53,4*
15,4
22,6
14,1*
17,1*
6,8
9,8
6,4
Магнум 10 доз
40,6
15,4
28,2
11,6*
18,4*
5,9
11,1
5,5
Магнум 20 доз
57,3*
17,1
42,7
14.6*
15,4*
6,8
9,0
6,4
Глифосат 1 доза
39,3
15,4
24,0
15,8*
18,8
8,1
9,4
5,5
Глифосат 2 дозы
40,2
14,8
20,0*
20,5
9,4*
7,2
10,7
4,7
НСР05
8,0
5.1
11,8
8,0
7,6
4,6
5,7
4,4
Sx,%
6,0
11.6
13,9
15,0
14,5
22,0
18,2
24,1

Примечание. * показаны достоверные различия по сравнению с контролем

Через 28-35 дней компостирования в почве вариантов с применением гербицидов произошло значимое уменьшение интенсивности дыхания. Это указывает на снижение активности почвенных микроорганизмов в результате  действия препаратов. Как правило, чем выше применялась доза препарата, тем сильнее ингибировалось дыхание почвы. В последующие сроки компостирования достоверных изменений интенсивности выделения СО2 относительно контроля обнаружено не было.

Оценка токсичности препаратов проводилась в соответствии с классификацией действующих веществ пестицидов по экотоксичности, разработанной на факультете почвоведения МГУ (Селиванова, 2008). Для оценки экотоксичности пестицидов специалистами установлены 4 класса по изменению (отклонение от контроля) биологической активности почвы: высокотоксичные - > ±25% в течение 2 месяцев; среднетоксичные - > ±25%  в течение 1-2 месяцев; малотоксичные - > ±25% менее 1 месяца; практически нетоксичные - < ±25% в течение 3 месяцев.  Через 28-35 дней компостирования интенсивность выделения углекислого газа достоверно уменьшилась относительно контрольного варианта в почве с гербицидом Магнум (1 доза) на 35-42%, а в почве с гербицидом Глифосат (1 доза)  на 28-35% (табл. 2).  Таким образом, используемые в опыте препараты относятся к группе среднетоксичных.

Таблица 2 – Относительные изменения интенсивности выделения СО2 по сравнению с контролем, ±%

Вариант
опыта
Количество дней компостирования
7
14
21
28
35
42
49
56
t,Co
25,1
25.5
26,9
24,1
20,5
25,9
28,0
29,5
Влажность, % от НВ
60
40
60-80
Контроль (НСР05)
19,0
35,6
35,4
32,9
29,1
63,8
45,9
64,7
Магнум 1 доза
+27,4*
+7,7
-32,1
-41,9*
-34,5*
-5,5
-21,0
-5,9
Магнум 10 доз
-3,1
+7,7
-15,3
-52,2*
-29,5*
-18,1
-10,5
-19,1
Магнум 20 доз
+36,7*
+19,6
+28,2
-39,9*
-41,0*
-5,5
-27,4
-5,9
Глифосат 1 доза
-6,2
+7,7
-27,9
-35,0*
-28,0
+12,5
-24,2
-19,1
Глифосат 2 дозы
-4,1
+3,5
-39,9*
-15,6
-64,0*
0,0
-13,7
-30,9

Примечание. * показаны достоверные различия по сравнению с контролем

Среди почвенных факторов, в наибольшей степени определяющих скорость деградации гербицидов, особую роль играет почвенный гумус. Роль гумуса в разложении пестицидов следующая: вблизи органоминеральных почвенных частиц локализуются микроорганизмы, что способствует разложению пестицида; гумусовые вещества могут выступать в качестве катализаторов химического гидролиза пестицида; гумусовые вещества могут выступать в качестве косубстратов при биодеградации пестицидов. Предполагается, что связывание пестицида гуминовыми веществами приводит к снижению доли доступного для микроорганизмов пестицида, то есть к снижению его экотоксичности.

Используемая в опыте почва содержала достаточно много гумуса и имела высокую буферность. Поэтому  можно говорить не только о высокой  скорости разложения гербицидов, что подтверждено высокой биологической активностью, но и об интенсивной адсорбции гербицидов органической частью почвы. Полагаем, что именно по этой причине 10 и 20 доз Магнума и 2 дозы Глифосата, через 42 дня (1,5 месяца) компостирования перестали быть токсичными и достоверно не повлияли на интенсивность дыхания почвы.

Вероятнее всего, столь быстрая инактивация гербицида не произойдет на слабогумусированных и слабобуферных почвах легкого гранулометрического состава. Несоблюдение комплекса мер и регламентов применения препаратов (завышение норм расхода, использование неисправных опрыскивателей, неучет погодных условий и рельефа местности и др.) будет приводить здесь к загрязнению почв.

Выводы:

1. Использование гербицидов Магнум, Глифосат изменяет интенсивность дыхания почвенных микроорганизмов.

2. Гербициды Магнум, Глифосат, согласно классификации предложенной специалистами МГУ (Селиванова, 2008), относятся по отношению к почвенной биоте к группе среднетоксичных.

3. На достаточно гумусированном обыкновенном черноземе  рекомендуемые и повышенные дозы препаратов Магнума (1-10-20 доз) и Глифосата (1-2 дозы) утрачивают экотоксичность по отношению к  почвенным микроорганизмом через 1,5 месяца после их внесения.

Е.М. Казаков. ФГОУ ВПО Красноярский государственный аграрный университет

Источник: BORONA.net



Другие статьи