Содержание к диссертации
Введение
1. Сорные растения. Методы и средства борьбы с сорняками (обзор литературы) 6
1.1 .Сорные растения, взаимоотношения сорных и культурных растений 9
1.2. Основные биологические группы и виды сорняков встречающихся на посевах зерновых колосовых культур 12
1.3. Современное фитосанитарное состояние и структура сегетальной флоры в агроэкосистемах России в настоящее время 15
1.4. Вред наносимый сорными растениями 21
1.4.1. Вредоносность и критерии вредоносности сорных растений 21
1.4.2. Критерии засоренности, обосновывающие применение химических средств защиты от сорных растений 24
1.5. Методы борьбы с сорняками на посевах яровых зерновых колосовых и современный ассортимент гербицидов 29
1.6. Формирование и совершенствование ассортимента гербицидов на посевах яровых зерновых культур 32
2. Материалы и методы исследования 39
3. Яровой ячмень. Современные агрофитоценозы ярового ячменя в степной зоне Северного Кавказа 45
3.1. Яровой ячмень и его место в зерновом хозяйстве 45
3.2. Современное состояние агрофитоценозов ярового ячменя в Северо-Кавказском регионе 51
4. Биологическая эффективность и регламенты применения гербицидов на посевах ярового ячменя 61
4.1. Действие гербицидов на сорные растения при применении в фазу кущения ярового ячменя 61
4.2. Действие гербицидов на сорные растения при применении после фазы кущения ярового ячменя 89
4.3. Влияние гербицидов на формирование продуктивности ярового ячменя 99
5. Экотоксикологические аспекты действия гербицидов на посевах ячменя в условиях Сальских степей 110
Выводы 123
Рекомендации по использованию современных гербицидов в посевах ярового ячменя в Ростовской области РФ 125
Список литературы 126
- Современное фитосанитарное состояние и структура сегетальной флоры в агроэкосистемах России в настоящее время
- Современное состояние агрофитоценозов ярового ячменя в Северо-Кавказском регионе
- Действие гербицидов на сорные растения при применении после фазы кущения ярового ячменя
- Экотоксикологические аспекты действия гербицидов на посевах ячменя в условиях Сальских степей
Введение к работе
Актуальность темы Проблема борьбы с сорными растениями постоянно существует на протяжении іьісячелетней практики земледелия, в том числе и на зерновых колосовых культурах В Российской Федерации они занимают около 53% обшей площади посевных площадей [Тенденции, 2003] Произошедшие изменения, связанные с перестройкой экономики страны, привели к снижению интенсивного уровня земледелия и соответственно снижению устойчивости культурных растений к абиотическим и биотическим факторам, что обострит ситуацию (Атухов, 2002) Среда зерновых культур наибольшее значение после пшеницы имеет ячмень. В Северо-Кавкахком регионе яровой ячмень по посевным площадям занимает второе место после озимой пшеницы Сорные растения могугснижать урожай ягхвьтхксшсххжыхна25-40% (Захаренко, 1980,2001)
Цель и задачи исследований. Целью работы является биотоксикологаческое обоснование формирования перспективного ассортимента гербицидов на посевах ярового ячменя в условиях степной зоны Северного Кавказа РФ и разработка регламентов использования наиболее эффективных препаратов для этих условий. Для реализации цели научной работы были поставлены следующие задачи.
Определить спектр действия перспективных гербицидов в степной зоне Северного Кавказа при использовании в фазу кущения культуры,
Оценить уровень биологической эффективности гербицидов и разработать регламенты их фименендадлязашишярсшгоячмегаотшщлекга^
- Оценить влияние перспективных гербицидов на яровой ячмень в условиях степной зоны
Северного Кавказа,
- Установить уровни остаточных количеств гербицидов и изучить их поведение в почве с помощью
моделей, и возможность их отрицательного последствия на последующие культуры в севообороте.
Научная новизна В представленной работе установлен современный состав фитоценозов ярового ячменя в условиях степной зона Северного Кавказа и его изменение по сравнению с девяностыми годами 20 века Определены доминирующие виды сорных растений на посевах ярового ячменя (бодяк щетинистый, амброзия полыннолистная и марь белая). Изучена специфика действия гербицидов из различных химических групп и научно обосновано использование новых перспективных гербицидов в условиях степной зоны Северного Кавказа Разработаны регламенты использования однокомпоненшьгх и комбинированных препаратов, баковых смесей гербицидов на посевах ярового ячменя Составлен прогноз динамики остаточных количеств наиболее перспективных сульфонилмочевин в почвах сухих степей Северного Кавказа
Практическая значимость В результате проведенных исследований разработаны рекомендации, на основании которых научно обсснсвываегпет асссртимент перспективньїх гербицидов для борьбы с наиболее распространенными широколистньїми сорняками на посевах ярового ячменя в степной зоне Северного Кавказа По результатам исследований в Государственный каталог пестицидов и агрохимикатов, разрешенных к применению на территории Российской Федерации включены наиболее эффективные и безопасные гербициды лингур, пик, прима, секатор, эстерон и другие
Апробация работы Материалы по диссертационной работе докладывались на XV Международном конгрессе по защите растений в Китае «Plant ProtectKxiTo\rands21acentiiry>> (Beijing, 2004), Международной научно-практической конференции «Химический метод защиты растений Состояние и перспективы повышения экологической безопасности» (Санкт-Петербург, 2004) и
Третьем Мкдународном научно-производственном совещании «Научно обоснованные системы применения гербицидов для борьбы с сорняками в практике растениеводства» (Голицыно, 2005)
По материалам диссертации опубликовано 17 работ
Структура и объем работы. Диссертация изложена на 143 страницах, включая 21 таблицу и 26 рисунков Работасостоит из введения, 5 разделов, выводов, списка литературы, включающего 171 названия, втом числе 56 на иностранных языках.
Работа выполнена в 1985-2006 пг Исследования проводились в Центре биологической регламентации использования пестицидов, лаборатории гербологии и Ростовской научно-исследовательской лаборатории Всероссийского научно-исследовательского института зашиты растений
Современное фитосанитарное состояние и структура сегетальной флоры в агроэкосистемах России в настоящее время
Сегетальная флора России и сопредельных государств насчитывает около 1500 видов. В условиях реформируемого сельского хозяйства из-за снижения уровня культуры и интенсивности земледелия произошло резкое увеличение засоренности сельскохозяйственных угодий. Так, общая площадь засоренных посевов достигла 95% в 1993 г. и 97% в 1997 г. Доля средне и сильно засоренных посевов составила соответственно 32,4 и более 50%. Одновременно повысилась степень засорения посевов такими злостными сорными растениями, как осот полевой, бодяк полевой, вьюнок полевой, пырей ползучий и другие (Агропромышленный комплекс, 2001).
Степень засорения посевов и видовой состав сегетальной флоры определяются зональными условиями, структурой посевных площадей и общим уровнем ведения земледелия. В настоящее время на посевах полевых культур экономическую опасность представляют 120 видов сорных растений (Захаренко,1999, 2000,2001).
На Северном Кавказе встречаются практически все известные в России виды сорняков. Наиболее часто встречаются следующие: однолетние злаковые сорняки - просо куриное (Echinochloa crus-galli (L.) Pal. Beauv.), щетинник сизый (Setaria glauca (L.) Pal. Beauv.), щетинник зеленый (Setaria viridis (L.) Pal. Beauv.), овсюг (Avena fatua L.); малолетние двудольные - ярутка полевая (Thlaspi arvense L.), горчица полевая (Sinapis arvensis L.), пастушья сумка (Capsella bursa-pastoris (L.) Medicus), гулявник Лезеля (Sisymbrium loeselii Justen), гулявник высокий (Sisymbrium altisiimum L.), дескурайния Софии (Descurainia sophia (L.) Web.), гречишка вьюнковая (Fallopia convolvulus (L.) A.Love), марь белая (Chenopodium album L.), подмаренник цепкий (Galium aparine L.), чистец однолетний (Stachys annua L.), щирица запрокинутая (Amaranthus retroflexus L.), липучка обыкновенная (Lappula marginata L.), фиалка полевая (Viola arvensis Mur.), виды дымянки (Fumaria spp.); многолетние корнеотпрысковые - осот полевой (Sonchus arvensis L.), бодяк полевой (Cirsium arvense (L.) Scop.), вьюнок полевой (Convolvulus arvensis L.), молокан татарский (Lactuca tatrica (L.) C.A.M.); многолетние корневищные - пырей ползучий (Elytrigia repens (L.) Nevski), сорго дикое (Sorghum halepense L.) (Захаренко, 2001, 2004;).
В агрофитоценозах встречается экономически значимых 139 видов сорных растений, из них 6 видов особо опасны. Наибольшее количество экономически опасных видов представлено малолетниками. Из особо опасных видов 4 относятся к многолетним корневищным и корнеотпрысковым видам. (Отраслевой, 1984).
На посевах зерновых культур наиболее распространенными сорняками являются такие виды, как бодяк полевой, осот полевой, вьюнок полевой, марь белая, сурепка обыкновенная, виды щирицы, ромашка непахучая, виды щетинника, овсюг, просо куриное и другие (Баздырев, 2004; Рекомендации, 2001; Ульянова, 1995, 1998).
В.А. Захаренко (2001, 2004) приводит данные об общей сумме потенциальных потерь урожая от вредных объектов - 101,6 млн. тонн продукции растениеводства в пересчете на зерно. При этом наиболее высокие потери наблюдаются от конкуренции культурных растений с сорняками (39,3 млн. т). Эти потери больше, чем от вредителей (27,4 млн. т) и возбудителей болезней (34,9 млн. т). Ежегодные потери урожая зерновых культур от сорных растений в период с 1996 по 2000 гг. в среднем составили 11602 тыс. тонн зерновых единиц, что составляет более 42% от общих потерь урожая от всех вредных организмов (Тенденции, 2003)
Наличие сорных растений в посевах сельскохозяйственных культур приводит к потерям продукции, которые обусловлены следующими факторами:
1. Конкуренцией в отношении воды, света и питательных веществ.
Конкуренция сорных и культурных растений в отношении этих трех основных элементов существования является причиной прямых наибольших потерь урожая. Все эти элементы жизненно необходимы и используются в определенных пропорциях. При недостатке одного фактора другие используются растениями в недостаточно полной мере.
2. Снижением качества продукции. Засорение посевов зачастую приводит к снижению качества урожая. Например, наличие сорняков в снопах зерновых культур замедляет их сушку, способствует развитию плесени. В другом случае наличие в обмолоченном зерне частиц сорняков и кусочков стручков таких растений, как редька дикая может привести к порче зерна во время хранения.
3. Сорняки являются источником распространения вредителей и болезней сельскохозяйственных культур. Эти растения являются очагами всевозможных болезней и вредных насекомых и этим могут способствовать их распространению.
4. Снижением ценности земель в результате засорения.
5. Увеличением затрат труда и расходов на производство продукции при наличии сорняков. Наличие сорной растительности и присутствие их семян в продукции обусловливает дополнительные затраты труда и требуют дополнительного оборудования. Так, для борьбы с сорняками применяются специальные почвообрабатывающие орудия, косилки, а каждый элеватор или хранилище семян оборудованы машинами для очистки семян культурных растений от семян сорняков (Воеводин, 1978; Баздырев, 2004; Кисилев. 1971; Котт, 1961; Крафтс, 1964; Мальцев, 1932; Фисюнов, 1984).
Наряду с другими, наиболее значимым фактором получения высоких урожаев является устранение конкуренции между культурными и сорными растениями, которая всегда присутствует в агробиоценозах. Любое изменение внешних факторов или приемов выращивания, которые способствуют росту и развитию культурных растений, приводят к ослаблению вредного влияния сорняков. Однако при факторах способствующих неблагоприятным условиям выращивания культурных растений усиливается распространение и негативное влияние сорняков на выращиваемую культуру.
Между компонентами фитоценозов посевов сельскохозяйственных культур существуют различные взаимоотношения. У культурных и сорных растений они развиваются на основе внутривидовой дифференциации и межвидовых отношений. Биологической основой взаимоотношений культурных и сорных растений служат их различия. Это различия в строении, темпах роста надземной массы и корней, интенсивности фотосинтеза и поглощении питательных веществ из почвы; устойчивости к недостаточной освещенности и недостатку влаги, устойчивости к высокой и низкой температурам, химических средствах аллелопатических отношений, в реакции на агротехнические и химические средства борьбы. Поэтому сорные и культурные растения оказывают различные воздействия друг на друга. Особое значение имеют химические агенты аллелопатического воздействия. Имеются материалы о действии размолотой массы сорных растений или смывов с них на культурные растения подобно гербицидам. (Воеводин, 1988; Гродзинский, 1988; Корсмо, 1933; Мальцев А.И., 1933; Pavlychenk, 1934; Le Tourneau, 1956; Wu, 1999).
Современное состояние агрофитоценозов ярового ячменя в Северо-Кавказском регионе
На основе определения биологических закономерностей проявляющихся в конкретных почвенно-климатические условий возможно создание оптимальных условий для роста и развития ячменя на всех этапах развития, что в конечном итоге может привести к значительному увеличению урожайности ячменя. При выращивании зерновых культур актуальным вопросом является оценка фитосанитарной обстановки с целью разработки мероприятий по снижению потерь урожая от вредных объектов. Многолетние исследования по оценке фитосанитарного состояния посевов зерновых культур (озимая пшеница, яровой ячмень) в Ростовской области проводятся начиная с 80-х годов XX века по настоящее временя (1985-1990 гг. и 1998-2004 гг.). Работа проводилась в Сальском районе, большей частью в СПК им. Ангельева, бывшем зерносовхозе "Гигант". В течение вегетационного периода проводилось обследование засоренности посевов с учетом динамики изменения видового состава сорных растений и с оценкой использования перспективных гербицидов. Проведение мониторинга фитосанитарного состояния посевов сельскохозяйственных культур, в том числе и на яровом ячмене, позволяет обосновывать критерии борьбы с сорняками (Захаренко, 1998; Николаева, 2000). Проведенные, начиная с 90-х годов XX века, наблюдения показывают изменение засоренности посевов сельскохозяйственных культур в Ростовской области (Лунева, 2000).
Обследования, проведенные в Ростовской области в течение 1985-1990 гг., когда использовались интенсивные технологии выращивания зерновых культур и в 1998-2004 гг. показали, что видовой состав фитоценозов мало изменился, но при этом увеличилась степень засорения посевов. Так же, возросла степень засорения посевов зерновых видами, которые до этого не были так обильны.
Например, сравнительный анализ видового состава доминирующих (злостных) сорных растений в посевах озимой пшеницы, проведенный в периоды 1985-1990 гг. и 2000-2004 гг. показал, что произошло его некоторое изменение. Так, дескурения Софии, доминировавшая на посевах озимой пшеницы в прошлые годы, уступила позиции бодяку щетинистому и вьюнку полевому. Увеличилось число полей, где эти виды доминируют, но сократилось число полей, где они отсутствуют. Одновременно возросло число полей, где засоренность бодяком щетинистым достигает 5 и более растений на 1 м2.
В Северо-Кавказском регионе расположены достаточно большие посевные площади ярового ячменя. В Ростовской области, в том числе и в СПК им. Ангельева, площади занимаемые посевами ярового ячменя занимают второе место среди зерновых культур. За прошедшие годы на посевах ярового ячменя отмечена динамика в изменении состава и структуры агрофитоценозов этой культуры.
На посевах ярового ячменя в период проведения исследований встречались растения таких семейств, как сложноцветные (Asteraceae), вьюнковые (Convolvulaceae), бобовые (Fabaceae), крестоцветные (Brassicaceae), амарантовые (Amaranthaceae), маревые (Chenopodiaceae), гречишные (Polygonaceae) (табл. 1).
В настоящее время наибольшее распространение на посевах ярового ячменя получили растения из семейства сложноцветные (Asteraceae). К ним относятся такие виды, как бодяк щетинистый (Cirsium setosum (Willd.) Bess.), латук дикий (Lactuca scariola L.), осот полевой (Sonchus arvensis L.) и амброзия полыннолистная (Ambrosia artemisiifolia L.) (табл. 1).
Из семейства вьюнковых в посевах ячменя широко распространены растения вьюнка полевого (Convolvulus arvensis L.) (табл. 1).
Семейство крестоцветных (Brassicaceae) на посевах ячменя представлено такими растениями, как пастушья сумка обыкновенная (Capsella bursa-pastoris (L.)Medik), ярутка полевая (Thlaspi arvense L.) и горчица полевая (Sinapis arvensis L.) (табл. 1).
Из семейства амарантовые (Amaranthaceae) на посевах присутствуют растения щирицы запрокинутой (Amaranthus retroflexus L.) (табл. 1).
Семейство гречишные (Polygonaceae) представлено на посевах этой культуры гречишкой вьюнковой (Fallopia convolvulus (L.) A.Love) (табл. 1).
В сравнении с 1988-1990 годами к 2002-2004 годам произошли некоторые изменения в составе фитоценозов посевов ярового ячменя.
В целом, видовой состав сорных растений посевов ячменя мало изменился с течением времени, но следует отметить появление и сильное распространение в посевах этой культуры растений такого карантинного вида, как амброзия полыннолистная (Ambrosia artemisiifolia L.). В 80-х годах XX века амброзии полыннолистной (Ambrosia artemisiifolia L.) практически не встречалась на посевах зерновых культур (табл. 1).
С другой стороны, сейчас часто другие малолетние двудольные сорняки - ярутка полевая (Thlaspi arvense L.), пастушья сумка обыкновенная (Capsella bursa-pastoris (L.)Medik), горчица полевая (Sinapis arvensis L.), гречишка вьюнковая, щирица запрокинутая (Amaranthus retroflexus L.), марь белая, латук дикий (Lactuca serriola L.). Одновременно на посевах ячменя сильно распространены многолетние корнеотпрысковые сорняки - бодяк щетинистый (Cirsium setosum (Willd.) Bess.) и вьюнок полевой (Convolvulus arvensis L.).
В течение вегетационного сезона на посевах ярового ячменя наблюдается динамика видового состава сегетальной флоры. Это связано с таким необходимым условием для появления сорных растений, как температура почвы.
Так, первыми в посевах ячменя появляются ранние яровые сорняки. Для прорастания их семян требуется сравнительно низкая температура почвы (6-8 С). В посевах ячменя из этих видов распространены растения пастушьей сумки (Capsella bursa pastoris (L.)Med.), ярутки полевой (Thlaspi arvense L..), горчицы полевой (Sinapis arvensis L.). К концу вегетации ячменя эти сорные растения по большей части заканчивают свое развитие.
Позднее появляются среднеранние виды сорняков. Этим растениям для прорастания требуется более высокая температура почвы (10-12 С). Представителями данной группы являются марь белая (Chenopodium album L.), гречишка вьюнковая (Fallopia convolvulus (L.)A.Love) и амброзия полыннолистная (Ambrosia artemisiifolia L.).
Последними появляются поздние яровые сорняки, семена которых прорастают при еще более высоких температурах почвы (14-16 С). К этим видам относятся лебеда (Atriplex spp.), щирица запрокинутая (Amaranthus retroflexus L.) и латук дикий (Lactuca serriola L.). Из двулетних широколистных сорняков на отдельных посевах ячменя в Ростовской области встречается донник лекарственный (Melilotus officinalis L.).
В течение всего вегетационного сезона практически на всех посевах ярового ячменя встречаются многолетние корнеотпрысковые сорняки бодяк щетинистый (Cirsium setosum (Willd.) Bess.) и вьюнок полевой (Convolvulus arvensis L.). На отдельных полях присутствуют растения осота полевого (Sonchus arvensis L.).
В почвенно-климатических условиях степной зоны Северного Кавказа из однолетних видов наиболее сильно засоряют посевы ярового ячменя растения амброзии полыннолистной (Ambrosia artemisiifolia L.), мари белой (Chenopodium album L.) и гречишки вьюнковой (Fallopia convolvulus (L.) A.Love).
Следует отметить, что амброзия полыннолистная (Ambrosia artemisiifolia L.) заняла место ранее доминировавших в посевах ячменя таких видов однолетних сорных растений, как марь белая (Chenopodium album L.) и щирица запрокинутая (Amaranthus retroflexus L.).
В то же время, в отдельные годы, некоторые поля ярового ячменя сильно засорены крестоцветными растениями - яруткой полевой (Thlaspi arvense L.) и пастушьей сумкой обыкновенной (Capsella bursa-pastoris (L.) Medik.), видами лебеды (Atriplex spp.) и латуком диким (Lactuca serriola L.).
Из многолетних корнеотпрысковых сорных растений посевы данной культуры наиболее сильно засорены растениями бодяка щетинистого (Cirsium setosum (Willd.) Bess..). Отдельные поля сильно засорены вьюнком полевым (Convolvulus arvensis L.).
Действие гербицидов на сорные растения при применении после фазы кущения ярового ячменя
Необходимость проведения обработки посевов зерновых культур гербицидами не только в фазу кущения культуры, но и на более поздних стадиях развития растения возникает при определенных условиях.
Так, в течение продолжительного периода времени в отдельные годы наблюдается невозможность проведения обработок посевов зерновых культур гербицидами в рекомендуемые сроки из-за неблагоприятных погодных условий. Чаще всего это происходит вследствие продолжительного выпадения осадков, из-за чего нет возможности выезда техники в поле. При этом происходит рост и развитие культурных и сорных растений, которые ко времени возможности проведения обработок находятся на более поздних стадиях развития.
Поэтому были проведены исследования по определению возможности применения гербицидов на растениях находящихся не только в фазе кущения, но на более поздних стадиях развития. Большей частью этот период совпадает с фазой формирования второго междоузлия у зерновых колосовых культур.
На наш взгляд, наиболее эффективно на этой стадии было бы применение комбинированных препаратов, в которых нормы внесения отдельных компонентов ниже, чем гербицидов имеющих одно действующее вещество. Из используемых в настоящее время в сельскохозяйственном производстве комбинированных препаратов не стоит использовать на более поздних стадиях роста культуры препараты содержащие в качестве действующего вещества дикамбу. По нашим многолетним наблюдениям и данным других ученых (Martin, 1988), использование комбинированных препаратов диален и диален супер позднее фазы кущения зерновых часто приводит к уменьшению количества зерен в колосе или полной стерилизации генеративных органов и отсутствию зерен в колосе. Поэтому следует использовать такие малоопасные гербициды для зерновых, как сульфонилмочевины и производные феноксикислот. На основе ряда проведенных исследований, в том числе и наших, первым зарегистрированным в Российской Федерации гербицидом для применения на посевах зерновых колосовых культур в фазу формирования междоузлия у культурных растений был комбинированный препарат секатор. Период использования этого препарата имеет наибольший период времени. Его можно вносить на посевах зерновых культур начиная с фазы 2-3 листьев до фазы выхода в трубку культуры (1-2 междоузлия).
Следует напомнить, что наиболее оптимальными сроками применения препаратов из группы производных сульфонилмочевины являются периоды, когда сорные растения находятся на ранних фазах развития. При использовании на более поздних фазах развития эти препараты проявляют меньшую эффективность.
Целесообразность проведения оценки возможности использования комбинированных препаратов, содержащих в своем составе действующие вещества из различных химических групп, не вызывает сомнений.
Одним из перспективных гербицидов для применения не только в фазу кущения, но и в более поздние стадии развития зерновых культур является комбинированный препарат прима. Этот препарат содержит в качестве действующих веществ 2,4-Д (в форме этилгексилового эфира) и флорасулам, который предназначен для борьбы с широким спектром однолетних двудольных видов, включая устойчивые к 2,4-Д виды и некоторые многолетние двудольные сорные растения.
Исследования по определению возможноного расширения сроков применения препарата прима проводились в течение 2003-2004 годов при внесении, как в фазу кущения, так и в момент формирования второго междоузлия у растений ячменя.
В фазу кущения ячменя однолетние двудольные сорные растения были менее развиты и находились в фазах от всходов до 4 настоящих листьев. Бодяк щетинистый имел фазы развития от розетки и до стеблевания (высотой от 2 до 12 см.), а вьюнок полевой - от всходов до 10 настоящих листьев. В фазу формирования 2 междоузлий у ячменя сорные растения находились на более поздних стадиях развития. Так, однолетние двудольные виды имели от 2 до 6 настоящих листьев; бодяк щетинистый достигал высоты в пределах от 8 до 17 см.; вьюнок полевой имел от 4 до 16 настоящих листьев. Средний уровень засорения необработанных гербицидами посевов ярового ячменя в течение 2003-2004 годах достигал уровня 89,1 растения на 1 м . Наибольшее количество сорных растений относилось к однолетним видам (около 71 экз/м2).
Из однолетних видов наиболее распространены были растения амброзии полыннолистной - 52 экз/м . Многолетние сорные виды были представленные в основном растениями бодяка щетинистого и вьюнка полевого. Уровень засоренности посевов этими видами был высоким (5-8 растений на 1 м ) (табл. 8).
Полученные результаты позволяют говорить о том, что наименьшая численность сорных растений в посевах ячменя наблюдалась при применении 0,6 л/га гербицида прима в фазу кущения культурных растений (23,3 шт/м ).
Более высокое количество сорных растений отмечено при использовании данного препарата в той же норме внесения в поздние стадии развития культуры (30,1 шт/м ). При снижении нормы внесения гербицида прима до 0,4 л/га численность сорных растений была еще выше (39,9 шт/м ). Но даже в этом варианте опыта этот показатель был ниже, чем при применении эталона секатор (41,4 шт/м ) (табл. 8).
Соответственно, эффективность гербицида прима в сопоставимых нормах внесения (0,6 л/га) была наиболее высокой при применении в стадию кущения (73,8%), чем внесении на более поздней фазе развития культуры (66,2%) (рис. 16).
Связано это в первую очередь со снижением чувствительности однолетних и многолетних сорняков к гербициду прима в более поздние сроки внесения (табл. 9: рис. 17, 18).
Например, при использовании гербицида прима в более ранние фазы развития ячменя (кущение) гибель растений амброзии полыннолистной составляла 72,1%, а при внесении позднее (фаза формирования 2-го междоузлия) этот показатель снизился до 58,9%. Меньшая эффективность в борьбе с амброзией полыннолистной отмечалось при снижении нормы расхода препарата прима до 0,4 л/га (53%) при использовании в поздние сроки. Эталон секатор оказывал на амброзию полыннолистную такое же действие, как 0,6 л/га препарат прима (рис. 17).
Экотоксикологические аспекты действия гербицидов на посевах ячменя в условиях Сальских степей
При изучении эффективности применения гербицидов необходимо кроме требований сельскохозяйственного производства учитывать возможность загрязнения агроэкосистем остатками гербицидов, длительность фитотоксического действия и влияние на качество продукции растениеводства.
Получить такую характеристику поведения гербицида в окружающей среде можно с помощью получения разносторонних оценок комплексных агрохимических и эколого-токсикологических критериев получаемых экспериментальным путем и способом прогнозирования на основе имитационных математических моделей. Особое внимание при оценке гербицидов направлено на их поведение в почве, так как почва является связующим звеном между всеми компонентами (Новожилов, 1997, 1999, 2002, 2004; Спиридонов, 2000,2004).
Чрезвычайно низкие уровни остаточных количеств гербицидов нового поколения в почве трудно оценивать инструментальными методами. Поэтому наличие остаточных количеств гербицидов в почве определяется методом биоиндикации (Спиридонов, 1995, 2000; Blacklow, 1991; Hernandes-Sevillano, 1999). Кроме этого метода, для прогнозирования динамики разложения гербицидов в почве и решения вопросов конкретной культуры в севообороте используются математические модели (Новожилов, 1997, 1999, 2002, 2004; Спиридонов, 2000,2004).
Эти модели используют системный подход, который дает возможность использовать метод имитационного моделирования для создания унифицированного инструмента, позволяющего решать задачу оптимизации экотоксикологических параметров (Новожилов, 1999, 20002, 2004; Семенова, 2005).
Модели, изучающие поведение гербицидов в почве, появились в конце XX столетия (Duffy, 1987; Nicholls, 1982, 1983; Walker, 1983, 1989). Они используют упрощенные образы реальных экосистем, которые помогают оценивать поведение объекта в определенных условиях. Модели разного уровня позволяют рассмотреть факторы, влияющие на трансформацию пестицидов в агроэкосистемах и, в конечном итоге, решить задачи по созданию экологически безопасных систем использования пестицидов (Новожилов, 1997, 1999; 2004; Спиридонов, 2000).
В конце XX столетия в ВИЗРе был разработан комплекс имитационных моделей поведения пестицидов в почве и растениях. Модели «Pestins» и «Pestil» позволяют определять динамику микроколичеств пестицидов в растениях и почве, устанавливать степень их экологической опасности, а также оптимальные регламенты применения в зависимости от почвенно-климатических условий (Новожилов, 1999, 2004; Жаров, 1999; Сухорученко, 2004; Семенова, 1999, 2005).
Главной экотоксикологической опасностью применения современных гербицидов считается содержание остаточных количеств в почве, из-за возможного последействия на последующие культуры севооборота и влияния на окружающую среду. В первую очередь это относится к гербицидам из группы производных сульфонилмочевины. Наряду с положительными свойствами (низкие нормы внесения) некоторым препаратам из этой группы свойственны недостатки - высокая устойчивость к деградации в почве и высокая чувствительность к ним ряда сельскохозяйственных культур в дозах меньше 0,5 г/га. Некоторые исследователи приводят сведения о влиянии отдельных сул ьфонилмочевин на чувствительные культуры при концентрациив почве на уровне 0,5 мкг/га. Высокой персистентностью в почвах с нейтральной кислотностью обладают метсульфурон-метил, хлорсульфурон-метил, сульфосульфурон (Спиридонов, 2006; Угрюмов, 2000; Hernandes-Sevillano, 1999; Walker, 1983, 1987).
Основным критерием в оценке безопасности гербицидов является соответствие содержания их количеств в почве существующим нормам.
Приняты такие утвержденные нормативы, как предельно допустимая концентрация (ПДК) или ориентировочно допустимая концентрация (ОДК).
Как было сказано выше, в ВИЗР для определения возможного поведения гербицидов в почве и определения конкретного содержания действующих веществ в различные периоды времени была разработана информационно-вычислительная модель Pestins. С помощью этой модели определяется возможная динамика разложения пестицидов в различных почвенно-климатических условиях. Полученные при моделировании данные позволяют сделать вывод о степени безопасности гербицида при сравнении с разработанными ПДК или ОДК.
Исследование поведения современных гербицидов проводилось нами в сотрудничестве с лабораториями математического моделирования и экотоксикологии ВИЗР.
В процессе моделирования были оценены на безопасность применения такие действующие вещества из группы производных сульфонилмочевин, как метсульфурон-метил, триасульфурон и трибенурон-метил, входящие в состав испытанных препаратов или баковых смесей.
Эти гербициды из группы сульфонилмочевины используются в низких нормах внесения (10—40 г/га). Они отличаются низкой токсичностью для млекопитающих и имеют беспрецедентную гербицидную активностью. Эти гербициды на щелочных почвах при рН 8,0 имеют очень низкую сорбцию. Будучи по природе кислыми, молекулы этих гербицидов становятся при высоком рН анионными и могут передвигаться при выщелачивании на значительную глубину. Исходя из того, что новые гербициды, подобные сульфонилмочевинам, могут в будущем использоваться в возрастающих количествах, необходимо всестороннее понимание их поведения в экосистемах (Спиридонов, 2006; Nilsson, 1985; Strek, 1998; Thirirunarayanan, 1985; Walker, 1989).
В современных условиях, в том числе в Северо-Кавказском регионе, после зерновых культур выращиваются широколистные культуры, проявляющие чувствительность к сульфонилмочевинам. В районе проведения наших исследований из чувствительных культур в севообороте наиболее часто высевается подсолнечник. В других регионах Северного Кавказа в состав севооборотов входят такие чувствительные культуры, как сахарная свекла, рапс, горох и другие. Возможно сильное ингибирование роста проростков, длины корней и надземной части чувствительных культур малыми количествами гербицидов из группы сульфонилмочевины (хлорсульфурон, триасульфурон и сульфосульфурон), содержащимися в почве (Hernandez-Sevillano, 1999).
Для моделирования нами были отобраны наиболее распространенные в степной зоне Северного Кавказа черноземные почвы, отличающиеся между собой гранулометрическим составом, содержанием гумуса в пахотном горизонте и кислотностью пахотного горизонта (табл. 19). Мощность пахотного горизонта указанных почв составляла 30 см, мощность подпахотного горизонта -150 см.
При проведении моделирования были использованы данные о фактических метеоусловиях (метеостанция метеорологической станции п. Гиганта, Сальского района Ростовской области ).
Условия моделирования предполагали, что внесение гербицидов проводили 20 апреля 2000 года, а последний срок определения остаточных количеств был 31 декабря 2000 года. Климатические условия 2000 года были близки к среднемноголетним показателям.
Данный подход позволил получить интервал значений содержания конкретного гербицида в почве при разных условиях после применения. Полученные данные могут быть использованы для прогнозирования содержания каждого гербицида в почве после обработки и определения возможности высева последующих культур севооборота в условиях Северного Кавказа, с необходимым поправками на условия каждого отдельно взятого региона.
Определение остаточных количеств гербицидов проводили в поверхностном слое пахотного горизонта (0-10 см.) в мкг/кг, так как наибольшая часть использованных гербицидов концентрируется в этом слое. Также рассчитывалось суммарное количество гербицидов в почве на 1 га. Эти определения проводились в следующие сроки - через 7; 15; 30; 60; 100; 120; 140; 170; 200; 220 и 250 суток после применения.
Динамика содержания гербицидов производных сульфонилмочевины метсульфурон-метила, триасульфурона, просульфурона и трибенурон-метила в пахотном слое почвы глубиной 0-10 см. при различных показателях кислотности почвы приведена на рисунках 21 и 22.
