СНИЖЕНИЕ ОТРИЦАТЕЛЬНОГО ВЛИЯНИЯ ОСТАТКОВ ГЕРБИЦИДОВ В ПОЧВЕ И ВОССТАНОВЛЕНИЕ ЗАГРЯЗНЕННЫХ ГЕРБИЦИДАМИ ПОЧВ

Несоблюдение правильного регламента внесения гербицидов может приводить к загрязнению почв, что вызывает повреждение последующих культур севооборота на поле, где применялись гербициды. Поэтому в ряде случаев остро стоит проблема снижения отрицательного влияния остатков гербицидов в почве и восстановление загрязненных гербицидами почв.

Указанная проблема может решаться как путем защиты культурных растений от отрицательного действия гербицидов, так и с помощью снижения концентрации свободного гербицида в пахотном слое.
Проведение защиты культурных растений может предусматривать следующий комплекс мероприятий: Применение антидотов - химических соединений, способных обезвреживать попавшие в растения токсические вещества. Инкрустация семян культурных растений комплексными поли- функциональными препаратами (копранги), содержащих набор фунгицидов, инсектицидов, физиологически активных веществ и антидотов. Антидоты добавляются для предотвращения фитотоксического действия остатков гербицидов на семена и проростки культурных растений. Правильный подбор культур севооборота, размещение на загрязненных участках культурных растений, устойчивых к данному гербициду.
Начиная с 1962 г., когда Гофманом было впервые установлено, что при обработке семян некоторыми веществами наблюдается повышение устойчивости пшеницы к гербициду барбан [Спиридонов и др., 2009], выявлено большое количество соединений с антидотной активностью, избирательно уменьшающих токсичность некоторых гербицидов для ряда культурных растений. Практическое применение в нашей стране в качестве антидотов нашли такие препараты как комплексный копранг, содержащий ангидрид 1,8-нафталин дикарбоновой кислоты и предназначенный для снижения токсичности таких гербицидов как глин, трефлан, пенитран, симазин.
Согласно Спиридонову и др. [2009], антидоты можно классифицировать на основе их химического строения (табл. 19).
Единого механизма действия антидотов не существует. Он определяется как химической природой антидота (т.е. его способностью вступать во взаимодействие с гербицидом), так и физическим состоянием растений, прямым или косвенным влиянием биотических и абиотических факторов на протекающие биохимические процессы. Например, показано, что наф- талевый ангидрид может снижать активность гормоноподобных гербицидов за счет воздействия на другие растительные гормоны. С другой стороны, в присутствии нафталевого ангидрида в ряде случае происходит восстановление биосинтеза липидов, подавленного тиокарбаматными гербицидами и, кроме того, может происходит усиление разложения ряда гербицидов в растениях [Спиридонов и др., 2009].
Таблица 19
Классификация и некоторые примеры
гербицидных антидотов
              Примеры антидотов              Примеры гербицидов
              Амиды
Препарат 28788 Тиокарбаматы
(диаллиламид дихлоруксусной кислоты)
N-дихлорацетил-1,2,3,4- Ацетанилиды
              тетрагидроизохинолин
Дихлорацетиламинооксазолидины Арилоксиалканкарбоновые
кислоты
Триазины
Хлорацетанилиды
Дихлорацетамиды Хлорсульфурон
              Имазетапир
N-дихлорацетилированные оксазины Метазахлор
1Ч-дихлорацетил-5,5-диметилизоксазолидин Карбаматы
Ы-дихлорацетил-5-мегилизоксазолидин Тиокарбаматы
Фурилазол (К8)-2,2,-диметил-5-(2-фурил)-3- Сульфонилмочевины дихлорацетил-оксазолидин Имидазолиноны
              Хлорацетанилиды
Дихлорацетилпиперидины Карбаматы
Хлорацетанилиды
AD-67 Ы-ацстил-5,5- Тиокарбаматы
              пентамстиленоксазолидин Хлорацетанилиды
Бензилалкиламиды дихлоруксусной кислоты Хлорацетанилиды
Производные карбоновых кислот и карбонильные соединения
3,5-бис-(трифторметил)фенокси Тиокарбаматы
              карбоновая кислота и ее производные
Нафталевый ангидрид и его производные Сульфонилмочевины
              Нафталинкарбоновые кислоты Сим-триазины

Тиокарбаматы Производные мочевины Арилоксиалканкарбоно- вые

              кислоты
              Эфиры оксимов Хлорацетанилиды
              Гетероциклические соединения
Замещенные оксазолы Триазинов
Тиокарбаматы Производные мочевины
              Хлорацетанилиды
              Ацилированные производные тиазола Тиокарабаматы
Производные оксазолидонов и тиазолидинов Тиокарбаматы
Производные пиразола 2,4-Д
Дикамба
Просульфокарб
              Цианазин
Производные хинолина Сульфонилмочевины
Арилоксиалканкарбоно-
вые
кислоты
Карбаматы
              Ацетанлидиды
              Сульфокислоты
              Сульфоэфиры Тиокарбамат
Сульфамиды Тиокарбаматы Д Атразин
              Сульфонилмочевины
              8РУ?ие
              Производные гуанидина Тиокарбаматы
Галоидалкилкарбониламино-1,3-диоксаны              Тиокарбаматы
              Хлорацетанилиды
2-аминопироды и бензоилпироны              Арилоксиалканкарбоновые
              кислоты
Брассинолиды              Триазины
              Хлорацетанилиды

Антидоты хлорацетамидных гербицидов активизируют в растения биосинтез фермента глутатионтрансферазы, участвующего в разложении хлорацетамидных и тиокарбаматных гербицидов. Аналогичным механизмом действия обладают также и малеинамиды - антидоты тиокарбаматных гербицидов.
Основными способами применения антидотов являются: обработка семян; внесение в почву во время или перед посевом; довсходовое опрыскивание посевов; опрыскивание культуры во время вегетации.
Следует отметить, что наиболее перспективным с экономической точки зрения является применение антидотов в смеси с гербицидами. Введение антидота в гербицидный препарат позволяет снизить токсичность гербицида по отношению к культурному растению при сохранении гербицидной активности на сорную растительность.
Наряду с антидотами для защиты растений от негативного воздействия стрессовых факторов окружающей среды, в том числе присутствия гербицидов, применяют вещества, стимулирующие адаптивные возможности растений - индукторы устойчивости. В настоящее время в списки разрешенных к применению на территории РФ включено более 60 наименований препаратов, обладающих иммуномодулирующим, антистрессовым и росторегулирующим действием [Спиридонов и др., 2009]. Ряд препаратов (бион, циркон, хитозан, иммуноцитофит и др.) уже нашли свое практическое применение. Исследования по поиску новых индукторов устойчивости продолжаются в нашей стране и за рубежом.
Для снижения концентрации свободного гербицида в пахотном слое рекомендуется проводить следующие мероприятия: Внесение высоких доз органических удобрений, торфа и других органических материалов с высокой степенью поглотительной способности. Применение активированных углей (АУ), цеолитов и препаратов на их основе. Использование химических соединений, являющихся катализаторами или индукторами различных процессов разложения гербицидов. Глубокая вспашка с оборотом пласта, снижающая концентрацию остатков гербицидов в пахотном слое. Проведение промывных поливов на загрязненных участках; особое внимание в этом случае должно уделяться мерам, направленным на предотвращение загрязнения грунтовых вод.
Среди указанных способов по восстановлению загрязненных гербицидами почв путем снижения концентрации последних наиболее распространенными и доступными являются методы, основанные на внесении различных сорбентов. Многочисленными исследователями доказана эффективность использования с этой целью АУ, цеолитов, торфов, и сорбентов на их основе. Спиридонов с соавт. [2000] показали, что разработанные ими сорбенты-детоксиканты Агросорб-1Г (препарат на основе чистого промышленного АУ) и Агросорб ЦГ (препарат аналогичного типа с включением в его состав цеолита) в дозах 100-200 кг/га эффективно восстанавливали плодородие дерново-подзолистых почв, загрязненных остатками гербицидов различных классов (хлорсульфурон, имазетапир, ди- камба, трифлуралин, ацетохлор).

В трехлетних опытах кафедры земледелия МГУ [Пилыцикова и др., 1991] на дерново-подзолистой почве на вариантах, где для имитации загрязнения почвы был внесен симазин в дозе 1 кг/га, часть растений белокочанной капусты полностью погибла, уцелевшие растения имели угнетенный вид и мелкие кочаны. Урожай на этих вариантах колебался в пределах 140-154 ц/га, в то время как на контроле урожай достигал 386- 441 ц/га. Внесение АУ в дозе 100-200 кг/га полностью снимало токсическое действие симазина и приводило к повышению урожая капусты до 398-446 ц/га. При этом концентрация симазина в почве была примерно одинакова на вариантах без АУ и с его внесением, т.е. уровень токсичности симазина уменьшался за счет его сорбции АУ, а не разложения гербицида.
В лабораторных и полевых опытах [Старостина, Лебедева, 1994] было изучена возможность использования природных цеолитов для детоксикации почв, загрязненных атразином, с им аз ином и пропазином. Установлено, что цеолит обладает высокой сорбционной способностью: 83-93% от общего количества сорбированных триазинов закрепляется цеолитом и становится недоступным для растений. Внесение 10-20т цеолита на дерново-подзолистой почве обеспечивало защиту чувствительных культурных растений при достаточно высоком содержании триазинов в почве (1 кг/га). Использование цеолита для детоксикации почв ограничено необходимостью внесения высоких доз и дороговизной перевозок. Однако на полях вблизи цеолитных месторождений, а также на небольших особо ценных участках (сады, питомники) использование цеолита для восстановления плодородия загрязненных почв вполне возможно.
Была исследована возможность использования различных торфов для восстановления почв, загрязненных атразином и хлорсульфуроном [Филиппова и др., 1997]. Торф вносили в дозах от 10 до 80 т/га. Было показано, что при концентрациях гербицидов, вызывающих снижение биомассы тест-культуры не более чем на 20%, внесение торфа в дозе 40 т/га приводит к полному снятию токсического эффекта гербицидов. Для атразина было установлено, что даже при его экстремально высоких концентрациях (снижение биомассы растений в варианте с внесением гербицида составляло 80% по сравнению с контролем), его токсическое действие может быть полностью нивелировано путем внесения торфа в дозе 80 т/га. На основании проведенных экспериментов были выявлены свойства торфов, определяющие их детоксицирующую способность по отношению к изученным гербицидам. Было показано, что для детоксикации почв, загрязненных атразином и хлорсульфуроном, предпочтительнее использовать торфа высокой степени разложения (более 50%) с низким содержанием зольных элементов (менее 10%). При этом инактивация атразина более интенсивно происходит при внесении кислых торфов, что объясняется, по-видимому, оптимизацией условий для связывания и разложения атразина при снижении уровня pH в почве. При проведении детоксикации почв, загрязненных хлорсульфуроном, следует использовать более влажные торфа с целью улучшения условий для физической адсорбции хлорсульфурона поверхностью торфа.
Возможность использования препарата активированных гумусовых кислот (АГК) - продажного препарата гумусовых кислот угля («Спецбио- тех», Москва) исследовали на примере гербицидов атразина и диурона на трех дерново-подзолистых почвах, различающихся главным образом содержанием органического вещества и pH [Холодов, 1998; Куликова, 1999]. Результаты экспериментов показали, что дозы препарата 100- 150 мг/кг почвы приводили к практически полному снятию токсического эффекта атразина и диурона на всех почвах. Исключение составила дерново-подзолистая пахотная почва, характеризующаяся щелочной реакцией почвенного раствора. В условиях этой почвы наблюдали лишь незначительное снижение уровня токсичности диурона. По-видимому, это связано с тем, что степень связывания диурона с гумусовыми кислотами существенно снижается при повышении pH среды. Необходимо также отметить, что наименьшая эффективность препарата АГК как детоксиканта атразина отмечалась на дерново-подзолистой почве с максимальным содержанием органического вещества. Таким образом, проведенные эксперименты свидетельствуют о том, что внесение препарата АГК способствует снижению уровня токсичности атразина и диурона, однако величина наблюдаемого эффекта детоксикации может в существенной степени зависеть от почвенных условий, прежде всего, от исходного содержания органического вещества и pH почвы.
В связи с тем, что вопрос о дальнейших превращениях обратимо связанных токсикантов в природе до сих пор остается нерешенным, чрезвычайно перспективным являются методы, направленные на усиление процесса разрушения гербицидов или их ковалентное связывание с органическим веществом почв с потерей химической индивидуальности и полной инактивацией. Существуют данные, что различные ксенобиотики, имеющие в своем составе ароматические соединения, могут включаться в структуру гумуса по механизму окислительного связывания [Bollag, Mayers, 1992] - одному из наиболее важных процессов гумусообразова- ния [Кононова, 1963; Орлов, 1990]. Этот процесс катализируется ферментами-оксидоредуктазами пероксидазой и полифенолоксидазой [Гулько, Хазиев, 1992]. Таким образом, внося в почву вещества, являющиеся субстратами для оксидоредуктаз, можно ускорить процесс вовлечения ряда гербицидов в окислительное связывание. Это предположение было подтверждено исследованной возможностью использования пирокатехина, являющегося субстратом одновременно для пероксидазы и полифенолок- сидазы [Berry, Boyd, 1985], для детоксикации дерново-подзолистой почвы, загрязненной диуроном [Холодов и др., 1998]. Результаты экспериментов показали, что внесение пирокатехина в дозе 1,65 мг/г почвы, снимает токсическое действие диурона в дозе 0,2 кг/га. Это свидетельствует, по-видимому, о том, что данный способ детоксикации является перспективным и нуждается в дальнейшей разработке.
Наряду с внесением субстратов оксидоредуктаз, другим перспективным направлением разработки способов восстановления загрязненных гербицидами почв является использование самих ферментов или их продуцентов. Основными продуцентами оксидоредуктаз в природе являются базидиаль- ные грибы, синтезирующие множество внеклеточных ферментов, принимающих участие в процессе модификации и разрушения как природных устойчивых полимеров (лигнин, целлюлоза), так и ксенобиотиков, в том числе, гербицидов. Наиболее важными из синтезируемых базидиальными грибами ферментов являются две гемсодержащие пероксидазы: лигниназа (диарил- пропаноксигеназа, Н202-зависимая оксигеназа, лигнинпероксидаза, ЛГТ, КФ 1.11.1.14) и марганецпероксидаза (МпП, КФ 1.11.1.13), которые катализируют одноэлекгронное окисление различных ароматических субстратов, и одна «голубая» медьсодержащая оксвдаза - лакказа (КФ 1.10.3.2, п-дифенол: кислород-оксидоредуктаза) [Головлева, Леонтьевский, 1990].
К настоящему моменту установлен высокий деградационный потенциал по отношению к пестицидам таких базидиальных грибов как Lentinula edodes, Phanerochaete chrysosporium, Pleurotus pulmonarius, Trametes versicolor и ряда других, что делает эти микроорганизмы весьма перспективными для использования в технологиях биорекультивации. Кроме базидиальных грибов, способность интенсивно разлагать широкий круг ксенобиотиков показана также для аскомицетов родов Aspergillus, Penicillium и Trichoderma. Например, в работе [Colla et al., 2008] продемонстрирована возможность восстановления с использованием этих грибов почв, загрязненных триазиновыми гербицидами.

Таким образом, используя существующие методы восстановления почв можно снизить или полностью устранить негативное действие гербицидов для последующих культур севооборота и предотвратить поступление токсикантов в сельскохозяйственную продукцию. Однако очевидно, что оптимальным решением проблемы загрязнения почв гербицидами является их грамотное применение, позволяющее избежать отрицательных последствий для окружающей среды. С этой точки зрения наиболее перспективным является их точечное применение, предусматривающее дифференцированное внесение с учетом уровня засоренности конкретного участка посевов.

<< | >>

Источник: Куликова Наталья Александровна, Лебедева Галина Федоровна. Гербициды и экологические аспекты их применения: Учебное пособие.. 2010

Еще по теме СНИЖЕНИЕ ОТРИЦАТЕЛЬНОГО ВЛИЯНИЯ ОСТАТКОВ ГЕРБИЦИДОВ В ПОЧВЕ И ВОССТАНОВЛЕНИЕ ЗАГРЯЗНЕННЫХ ГЕРБИЦИДАМИ ПОЧВ:

- Агрохимия и агропочвоведение - Животноводство и промыслы - Защита растений - Земледелие - Овощеводство - Плодоводство - Пчеловодство - Растениеводство - Сад и огород - Селекция и семеноводство с/х культур - Сельскохозяйственные мелиорации -

- Биология - Ветеринария - Взаимоотношения животных - Все животные - Геология - Зоопсихология - Коровы - Кошки - Лечение животных - Лошади - Насекомые - Науки о Земле - Опасные растения и животные - Растительный мир - Редкие животные - Сельское хозяйство - Собаки - Экология -