Содержание к диссертации
Введение
1 Состояние вопроса 8
1.1 Общая характеристика основных направлений отраслевых исследований 8
1.2 Изученность вопроса 11
1.3 Цель и задачи диссертационных исследований 28
2 Программа исследований 31
2.1 Общая программа исследований 31
2.2 Программа опытно-экспериментальных работ 33
3 Методы исследований 35
3.1 Объекты, место и условия проведения исследований 35
3.2 Полевые и лабораторные работы 36
3.3 Агроэкологическая и токсикологическая оценка медьсодержащих фунгицидов на виноградниках 40
3.4 Обработка опытно-экспериментальных данных 44
4 Результаты исследований 49
4.1 Почвенно-климатические условия производства 49
4.2 Агробиологические показатели винограда технических сортов Каберне-Совиньон, Совиньон, Шардоне 52
4.3 Грибные болезни на виноградниках (черноморская зона и таманская подзона) 60
4.4 Система защиты виноградников от грибных болезней 65
4.5 Основные физико-химические свойства медьсодержащих фунгицидов 69
4.6 Эколого-токсикологический контроль применения медьсодержащих фунгицидов на виноградниках 71
4.6.1 Трансформация и транслокация медьсодержащих фунгицидов в экосистеме «почва - виноград» 74
4.6.2 Влияние фунгицидов на показатели безопасности и качество виноградной продукции 85
4.7 Эколого-экономическое обоснование результатов исследований 88
Выводы 93
Предложения производству 95
Список использованных источников 96
Приложения 114
- Программа опытно-экспериментальных работ
- Полевые и лабораторные работы
- Агробиологические показатели винограда технических сортов Каберне-Совиньон, Совиньон, Шардоне
- Трансформация и транслокация медьсодержащих фунгицидов в экосистеме «почва - виноград»
Введение к работе
Производству винограда и пищевых продуктов его промышленной переработки в Российской Федерации уделяется постоянно возрастающее внимание. Вместе с тем наращивание темпов производства продукции виноградарской отрасли сдерживается рядом объективных причин. Так, например, стрессовые погодные условия (низкие зимние или высокие летние температуры, ливневые осадки или засуха), а также другие негативные биотические и абиотические факторы выращивания виноградной культуры ухудшают ее иммунную систему и способствуют развитию множества вредоносных объектов. Среди них главенствующую роль в повреждении виноградного растения играют милдью, антракноз и черная пятнистость. С целью сохранения выращиваемых урожаев против них применяются пестициды специализированного защитного назначения - фунгициды.
В число средств защиты винограда, интенсивно применяемых на протяжении десятилетий, входят медьсодержащие препараты. Однако они, как и все прочие пестициды, в различной степени негативно влияют на продуктивность виноградников и способны отрицательно изменять качество и показатели пищевой безопасности отраслевой продукции. В то же время повышение указанных показателей в системе комплексных мер агротехнического и эколого-токсикологического совершенствования отраслевого производства является основой решения задач выращивания экологически чистого винограда и производства высококачественных продуктов его промышленной переработки.
Актуальность темы диссертационной работы обусловлена изучением и научно-практическим обоснованием применения в промышленном производстве виноградной продукции эффективных и' экологически менее опасных фунгицидов. Необходимость позитивных эффектов в этом направлении обусловлена отрицательным влиянием пестицидов на качество и пищевую безопасность отраслевой продукции при постоянно возрастающих санитарно-гигиенических требованиях. В этой связи научно обоснованная разработка экологически
оптимальных мер ограничения повреждений виноградников болезнями (часто в виде эпифитотий), экономически выгодно сочетающихся с повышением продуктивности виноградников и качеством производимых продуктов, невозможна без новых научных результатов теоретических и экспериментальных исследований.
Изученность темы исследований. Анализ литературы, посвященной последействию медьсодержащих фунгицидов (в частности, - бордоской жидкости и др.) на экообъекты многолетних насаждений, показал, что мнения и выводы исследователей по основным аспектам этой области научных знаний в большинстве случаев принципиально различны.
Так, одни считают эти препараты экологически безопасными, другие авторы для снижения экологически негативного их последействия предлагают использование заменителей. В качестве таковых, однако, часто рекомендуются фунгициды нового поколения химических соединений, характеризующиеся более низкими дозировками в применении (из-за повышенной токсичности) и потому более жесткими санитарно-гигиеническими регламентами. Использование таких фунгицидов в защите винограда хотя и уменьшает объемы их применения, но, вместе с тем, увеличивает уровни накопления остаточных количеств высокоопасных пестицидов в агроэкосистеме виноградников. Это вызывает, так же, расширение механизмов их негативного последействия на экообъекты и производимую в отрасли пищевую продукцию.
Поэтому, в связи с противоречиями в эколого-токсикологической оценке последействия медьсодержащих фунгицидов, возник актуальный комплекс вопросов, требующих научного рассмотрения и практического решения. В него вошли аспекты применения фунгицидов для достижения желаемой продуктивности виноградных растений и планируемых урожаев, отвечающих современным эколого-токсикологическим, технико-экономическим и качественным требованиям с учетом конкретных природных условий производства винограда. Восполнению имеющихся пробелов в рассматриваемой области научных
знаний и решению связанных с ними практических задач были посвящены выполненные нами исследования.
Цель исследований - обосновать агроприемы эколого-токсикологически безопасного производства высококачественного винограда технических сортов в условиях обработок медьсодержащими фунгицидами».
Задачи исследований:
уточнить влияние остаточных количеств меди подвижных форм на агробиологические показатели винограда технических сортов и их продуктивность;
определить уровни загрязнения медьсодержащими фунгицидами экообъ-ектов виноградников «почва - продукция»;
изучить процессы трансформации, транслокации меди подвижных форм в экосистеме ампелоценозов «почва - виноград» и выявить механизмы их влияния на качественные показатели винограда;
предложить экологически оптимизированные приемы применения медьсодержащих препаратов на виноградниках;
обосновать эколого-экономическую эффективность и хозяйственную результативность диссертационных разработок.
Объекты, место и время проведения исследований. Объектами исследований послужили: виноградные насаждения двух специализированных хозяйств Черноморской и Таманской подзон виноградарства Краснодарского края - ЗАО АФ «Мысхако» и ООО АПФ «Мирный», соответственно; виноград классических красных и белых технических сортов; агротехнические приемы возделывания виноградной лозы и технологии защиты виноградников с применением медьсодержащих препаратов. Диссертационные исследования проводились в период 2005-2007 годов.
Методы исследований. Исследования выполнялись с применением общеизвестных методов, утвержденных Минздравом и Госстандартом Российской Федерации. В отдельных случаях использовались специализированные
методики [29, 92, 70, 79, 121, 125]. Остаточные количества медьсодержащих фунгицидов в почве и в продукции определялись стандартными методами [70, 92] на современных поверенных приборах и научном оборудовании в условиях аккредитованной испытательной токсикологической лаборатории Северо-Кавказского зонального НИИ садоводства и виноградарства (СКЗНИИСиВ, г. Краснодар).
Научная новизна исследований состоит в том, что впервые в агроклиматических условиях двух зон виноградарства Кубани получены новые данные по: содержанию соединений меди на виноградниках; агробиологическим показателям винограда при применении медьсодержащих фунгицидов; процессам обмена, поглощения, замещения и миграции меди подвижно-активных форм в почве и винограде. Показана эколого-токсикологическая безопасность оптимизированного содержания соединений меди в почве виноградников в аспектах их продуктивности и качества производимой продукции.
Практическая значимость работы состоит в полученных новых научных знаний закономерностей трансформации и миграции соединений меди в экообъектах ампелоценозов, установленных в исследованиях, что позволяет результативно управлять защитной эффективностью медьсодержащих фунгицидов. На основе теоретического и экспериментально-аналитического изучения "поведения" этих препаратов в экосистеме «почва - продукция» предложены агроприемы, обеспечивающие эколого-экономически сбалансированную эффективность их применения против грибных болезней винограда.
Апробация и реализация научных данных. Результаты исследований докладывались и обсуждались на ежегодных аспирантских отчетах, на ученом совете и объеденных заседаниях отдела виноградарства и виноделия СКЗНИИСиВ (Краснодар, 2006-2008 гг.), на международных конференциях (Алушта и Сочи, 2007г.), Всероссийских научных конференциях молодых ученых и студентов (Краснодар, 2007-2008 гг.), научно-практических конференциях молодых ученых «Научное обеспечение АПК» (Краснодар,
2005-2006 гг.).
По результатам диссертационных исследований опубликовано 17 научных статей, из них 5 — в рецензируемых журналах, рекомендованных Высшей Аттестационной Комиссией Российской Федерации. Поданы 2 заявки на предполагаемые изобретения и получены уведомления Федерального института патентной собственности (ФИПС) об их рассмотрении по существу.
Разработки новых агроприемов применения фунгицидов внедрены в специализированных хозяйствах Краснодарского края: ЗАО АФ «Мысхако» (Черноморская зона) и ООО АПФ «Мирный» (Таманская подзона).
Структура и объем диссертации. Диссертация изложена на русском языке компьютерным способом, содержит 13 таблиц, 13 рисунков и включает: введение, четыре раздела (анализ состояния вопроса, программа, методы и результаты исследований), выводы, предложения производству и 6 приложений. Список использованной литературы содержит 181 источник, из них 29 - на иностранных языках. Общий объем диссертации составляет 120 страниц.
Выражаю искреннюю благодарность научному руководителю диссертационной работой - доктору сельскохозяйственных наук, профессору, ведущему научному сотруднику Северо-Кавказского зонального научно-исследовательского института садоводства и виноградарства Татьяне Николаевне Воробьевой за многоплановую методическую помощь и всестороннюю поддержку в выполнении диссертационных исследований.
Авторская признательность всем сотрудникам научного центра виноградарства, сотрудникам и специалистам других подразделений СКЗНИИСиВ, оказавшим содействие в выполнении диссертационной работы, специалистам и рабочим виноградарских хозяйств ЗАО АФ «Мысхако» и ООО АПФ «Мирный» за практическую помощь в проведении производственных опытов и экспериментов.
Программа опытно-экспериментальных работ
В состав и структуру полевых опытов и лабораторно-инструментальных работ (рис.2.2) включены следующие подэтапы исследований: изучение и аналитическое рассмотрение почвенно-климатических условий; определение фитосанитарных показателей, эколого-токсикологическое обследование виноградников до и после обработок фунгицидами против грибных заболеваний; агробиологические учеты на опытных и производственных участках насаждений технических сортов винограда; изучение механизма трансформации медьсодержащих фунгицидов в почве и транслокации меди подвижно-активной формы в растение; определение последействия меди водорастворимых форм на качество производимой продукции; уточнение, разработка и совершенствование регламентов применения медьсодержащих фунгицидов, гарантирующих производство экологически безопасных продуктов отрасли.
Разработке программы полевых опытов и экспериментов предшествовало предварительное обследование агроугодий насаждений винограда с целью выбора и обоснования конкретных производственных участков для выполнения запланированных подэтапов работы. Исследования проведены комплексно в тесной взаимосвязи всех этапов изучения объектов экосистемы ампелоценозов и определения почвенно-климатических, агробиологических и технологических параметров отраслевого производства. При выполнении эколого-токси-кологического мониторинга в полевых условиях отбирались образцы проб почвы и выращенного винограда, которые доставлялись в испытательную токсикологическую лабораторию СКЗНИИСиВ, укомплектованную специальными приборами и материалами для токсикологических и физико-химических анализов, математической обработки получаемых цифровых данных и другого информационного материала.
В процессе выполнения полевых научно-исследовательских работ осуществлялись тесные деловые контакты и консультативные связи с сотрудниками Краевых и районных метеорологических станций, станций защиты растений и службами санитарно-гигиенического контроля за применением и последействием пестицидов. Получаемые в лабораторных (СКЗНИИСиВ) физических, химических и токсикологических анализах экспериментальные данные комплексно сверялись с результатами аналогичных исследований, выполненных сторонними лабораториями и контролирующими организациями.
При выполнении эколого-токсикологического мониторинга и фитосани-тарного обследования виноградников, агробиологических учетов, полевых, производственных и лабораторных опытов, экспериментально-аналитических исследований, предусмотренных общей и поэтапными программами работ, использовались общепринятые способы, методы и методики.
По мере необходимости некоторые общепринятые способы и методы корректировались и уточнялись применительно к конкретным условиям выполнения исследовательских работ, но, в целом, соблюдались основополагающие принципы комплексного подхода к системному изучению исследуемых объектов и анализа полученных научно-практических результатов.
В структуру и состав научно-исследовательских работ в качестве изучаемых объектов экосистемы ампелоценозов были включены: виноградники технических сортов виноградной культуры и агротехнологии их возделывания; почва насаждений и ягоды винограда; система защиты, включающая медьсодержащие фунгициды и препараты (заменители) бордоской смеси, применяемые для подавления комплекса болезней, повреждающих виноградную лозу и ягоды; почвенно-климатические, организационные и агротехнические условия выполнения производственных операций выращивания винограда; и др.
Опытно-экспериментальные работы выполнялись в полевых производственных условиях в течение периода 2005-2007 годов на агроугодьях виноградных насаждений специализированных хозяйств ЗАО АФ «Мысхако» (черноморская зона), ООО АПФ «Мирный» (таманская подзона).
Промышленные виноградники ЗАО АФ «Мысхако» и ООО АПФ «Мирный» сортов винограда технического направления были изначально организа ционно заложены привитой культурой. Агроугодья виноградных насаждений представляли собой неизолированные друг от друга производственные массивы насаждений площадью от 10 до 20 гектаров. Производственные участки виноградных насаждений, подобранные и выделенные в хозяйствах для проведения опытно-экспериментальных работ, характеризовались рельефом, типичным для каждой из местностей.
Отбор проб почвы и виноградных ягод, подготовка их к транспортировке и доставка в лабораторию для выполнения физико-химических анализов, определение фунгицидных остатков в пробах изучаемых объектов выполнялись автором при творческом содействии сотрудников аккредитованной испытательной токсикологической лаборатории СКЗНИИСиВ.
Исследования выполнялись с учетом комплексной взаимосвязи изучаемых почвенно-климатических условий, агроприемов возделывания и системы защиты виноградников от комплекса болезней, различных способов и форм применения медьсодержащих фунгицидов, их накопления, влияния и последействия на качество и пищевую безопасность виноградной продукции.
Полевые и лабораторные работы
На специально подобранных и выделенных в ЗАО АФ «Мысхако» (Черноморская зона), ООО АПФ «Мирный» (Таманская подзона) производственных участках для выполнения запланированных исследований изучался виноград красных и белых классических сортов технического направления - Кабер-не-Совиньон, Шардоне (черноморская зона) и Каберне-Совиньон, Совиньон (таманская подзона).
В структуру полевых производственных опытов входили экспериментально-аналитические работы фитосанитарного и эколого-токсикологического обследования агроугодий виноградных насаждений, агробиологических учетов и изучения агротехнических приемов применения средств химической защиты винограда от поражения комплексом болезней виноградной лозы. При размещении и закладке опытов использовались практические советы и рекомендации специалистов специализированных виноградарских хозяйств ЗАО АФ «Мысха-ко» и ООО АПФ «Мирный». При этом методологически-организационно учитывалась и практически использовалась существующая на агроландшафтах указанных хозяйств пространственная изоляция виноградных участков, а в каждый из опытов в обязательном порядке включалось выполнение их контрольных вариантов.
Производственные опыты и научно-исследовательские эксперименты проводились по общепринятым методикам [29, 31, 33, 51, 70]. Так, в частности, изучение и определение агробиологических характеристик и показателей развивающихся побегов виноградных кустов, коэффициентов плодоношения и плодоносности, урожая и прочее, выполнялось по методическим указаниям «Агротехнические исследования по созданию интенсивных виноградных насаждений на промышленной основе» (Е.И. Захарова, Л.П. Машинская, В.П. Бондарев, Т.Н. Скорикова и др., ответственный редактор Б.А. Музыченко, 1978).
В каждом из запланированных опытов площадь участка конкретно изучаемого сорта винограда составляла не менее 1 га широкорядных посадок кустов, сформированных по типу высокоштамбового кордона со схемой посадки 3,0 х 1,5 м. При этом принималось во внимание, что на качество и пищевую безопасность продукции, оцениваемых, в основном, по гигиеническим показателям величин концентрации медьсодержащих фунгицидов в почве, винограде и винодельческих продуктах, оказывают большое влияние агроприемы защитных обработок, кратность их выполнения и ассортимент применяемых пестицидов.
Производственные опыты в полевых условиях ЗАО АФ «Мысхако» (черноморская зона), ООО АПФ «Мирный» (таманская подзона) закладывались на промышленных насаждениях винограда технических сортов (рис.3.1 и 3.2).
Лабораторно-полевые опыты проводились по представленным в таблице 3.1 схемам. В контрольных вариантах против милдью обработки проводились не медьсодержащими фунгицидами, а дитиокарбаматами. В рабочих вариантах против милдью использовались лишь медьсодержащие фунгициды. Защитные обработки в контроле и рабочих вариантах проводились по фону пестицидов, используемых против других вредителей и болезней. В качестве эталонов слу жила почва близко расположенных от обследуемых виноградников земельных участков без насаждений винограда, например, - лесополосы.
Для опытных участков с предполагаемо-различными остатками подвижно-активной (обменной) формы меди в почве насаждений лабораторными анализами определялись остаточные количества меди и так называемых «заменителей» медьсодержащих препаратов в изучаемых объектах (почва, ягоды, продукты их переработки) агроэкосистемы «почва - растение — виноградная продукция».
Агроэкологическое изучение и эколого-токсикологическая оценка виноградных насаждений выполнялись комплексно, с учетом влияния агротехноло-гических приемов возделывания и защиты виноградников от комплекса болезней на качество производимой продукции: почвенно-климатические условий проведения экспериментов; -/ общего фитосанитарного состояния, исходя из оценки поражаемости виноградников комплексом болезней во время проведения исследований; У опытно-экспериментальных данных агробиологических учетов; S показателей эколого-токсикологического состояния агроугодий виноградных насаждений, качества и пищевой безопасности производимой продукции на фоне агроприемов выращивания и защиты винограда от поражения комплексом болезней. Агроэкологическая оценка виноградников в свете почвенно-климатичес-ких [1] условий ведения виноградарства выполнялась по имеющимся литературным данным [22, 25, 30, 31, 33, 34 и др.], характеризующим Черноморскую зону и Таманскую подзону виноградарства Краснодарского края. При этом аналитически учитывались результаты агрохимических обследований виноградных насаждений ЗАО АФ «Мысхако» и ООО АПФ «Мирный».
Агробиологические показатели винограда технических сортов Каберне-Совиньон, Совиньон, Шардоне
В обеих зонах, в том числе и в специализированных хозяйствах, где проводились исследования, возделываются виноградники различного направления, но предпочтение отдается техническим сортам.
Объектами исследований были взяты промышленные насаждения винограда классических красных и белых технических сортов. Эти группы сортов отличаются большим содержанием сока в ягоде (75-85% от массы ягоды), хорошим сахаронакоплением, гармоничной кислотностью, что определяет тип вырабатываемой из них винодельческой продукции высокого качества.
Характеристика сортов. Каберне-Совиньон. Французский сорт, распространившийся во всех виноградарских странах мира. Высокие технологические достоинства сорта обеспечили ему титул «короля» красных вин. Срок созревания сорта — средне-поздний при сборе гроздей для производства столовых вин и поздний - для производства десертных вин. Листья средние, округлые, глубоко рассеченные, пятилопастные, черешковая выемка закрытая, с округлым просветом. На нижней стороне листьев имеется слабое паутинистое опушение. Грозди средние (100г), конические, нередко крылатые, средней плотности или рыхлые. Ягоды средние, округлые, темно-синие, с густым восковым налетом с толстой грубой кожицей и сочной мякотью. Рост кустов сильный с хорошим вызреванием побегов (85-90%), количеством плодоносных побегов около 60%. Коэффициент плодоношения равен 0,5- 0,7, а плодоносности более 1,0. Средняя урожай-ность сорта составляет 7-8 т/га с сахаристостью сока ягод 17-22 г/100см и тит-руемой кислотностью 7-12 г/дм , среди сортов евразийского происхождения выделяется повышенной устойчивостью к вредителям и болезням.
Совиньон. Этот французский сорт распространен в Краснодарском крае и почти во всех странах мира. Относится к сортам среднего срока созревания. Листья средние, округлые, средне или глубоко рассеченные, пятилопастные. На нижней поверхности листа имеется густое паутинистое опушение. Грозди мелкие или средние (100-130г), почти цилиндрические, иногда лопастные, очень плотные. Ягоды мелкие или средние, округлые, иногда деформированные от сжатия, зеленовато-белые, при перезревании приобретают коричневатые пятна загара. Кожица толстая, прочная, мякоть сочная, с оригинальным сортовым ароматом. Кусты сильнорослые, вызревание побегов хорошее при наличии 76% плодоносных побегов. Коэффициент плодоношения 0,7-0,9, а плодоносности -1,2-1,5. Средняя урожайность может быть 10 т/га при сахари-стости сока ягод 17-22 г/100см и титруемой кислотности 7-9 г/дм . Морозо устойчивость и зимостойкость слабая. Сорт не устойчив к морозам, поражается милдью, оидиумом и серой гнилью.
Шардоне. Сорт Шардоне произрастает во всех виноградарских странах мира. Относится к сортам среднего срока созревания. Листья средние, округлые, цельные или слабо рассеченные, трех- или пятилопастные. Пластинка листа волнисто-воронковидная, с отогнутыми вниз краями. Черешковая выемка открытая, лировидная или стрельчатая, с дном, ограниченным жилками. Нижняя поверхность листа покрыта редким паутинистым опушением и короткими щетинками по жилкам. Грозди средние или мелкие (75-100г) с различной плотностью. Ягоды мелкие или средние, зеленовато-белые, с тонкой, но прочной кожицей и с сочной, приятного вкуса, мякотью. Сила роста кустов средняя, вызревание побегов очень хорошее (95%), плодоносных побегов 60%, коэффициент плодоношения 1,1-1,2, плодоносности -1,4-1,8. Урожайность зависит от клонового состава и может колебаться от 2,5 до 11т/га. Сахаристость сока ягод 17-23 г/100см3, титруемая кислотность 6-13 г/дм3. Морозоустойчивость и засухоустойчивость несколько выше, чем у многих европейских сортов. Поражается милдью, оидиумом и серой гнилью[139].
Все описанные сорта в различной степени поражаются грибными заболеваниями, чем и объясняются ежегодные их обработки группой медьсодержащих препаратов и другими фунгицидами. Это в свою очередь неблагоприятно сказывается на эколого-токсикологическом состоянии насаждений, вызывая загрязнение токсичными остатками обрабатываемых объектов (почва-растение-продукция). В то же время эти сорта используются для приготовления высококачественных красных и белых вин, шампанских виноматериалов, а значит, к их качеству предъявляются повышенные требования, в том числе и по показателям безопасности. Поэтому характеристики и основные агробиологические показатели выбранных сортов винограда рассмотрены с учетом последействия медьсодержащих фунгицидов в экосистеме «почва - виноградная продукция».
Агробиологические показатели. Агробиологические учеты, экологотоксикологическое обследование и санитарно-гигиеническая оценка качества винограда в обоих хозяйствах выполнялись на одинаковом агротехнологиче-ском уровне, включая обработки исследуемыми фунгицидами. Расположение вегетативных органов растения и органов плодоношения виноградного куста в пространстве определялось с учетом биологических особенностей изучаемых сортов культуры. Отличия представляли собой почвенно-климатические условия места расположения вариантов опытов, как одни из основных абиотических факторов, оказывающих существенное влияние на агробиологические показатели виноградного растения.
По данным ряда исследователей [128; 140 и др.] из всего комплекса факторов, влияющих на виноград, доля проявления абиотических факторов на рост и развитие виноградного растения превышает 60 %. В их число входят: тип почвы, механический состав и содержание питательных веществ в почве; температура и влажность окружающей среды, влагообеспеченность в определенные периоды развития и жизни растения и др. Характеристика почвенных условий, основных факторов и показателей развития виноградных насаждений обоих зон, рассматриваемых в диссертационной работе, и их различия были освещены выше в подразделе 4.1. Куст виноградного растения отличается особой пластичностью развития, но в то же время в сильной степени реагирует на различные природно-климатические и экологические стрессы.
Агроклиматически неблагоприятным годом для перезимовки виноградных насаждений оказался 2006 год, в период которого отмечались провокационные оттепели и в сильной степени оледенения лозы. Обычно в таких стрессовых погодных ситуациях на виноградной лозе возникают трещины и, как следствие, - увеличивается поражаемость кустов болезнями, что приводит к возрастанию числа неполноценных и отмирающих кустов. Это обстоятельство не сказалось на виноградниках опытных участков, что позволило ежегодные агробиологические учеты представить в виде средних данных.
Трансформация и транслокация медьсодержащих фунгицидов в экосистеме «почва - виноград»
Следствием интенсивного применения фунгицидов является повышение концентрации в почве и в сельскохозяйственной продукции токсичных веществ. К их числу относятся медьсодержащие соединения с хорошо известными биологическими функциями и жизненно необходимые организмам, но переходящие в разряд токсичных при превышении пределов их содержания в биологических объектах.
Изучаемое нами соединение меди относится к группе тяжелых металлов необходимых, но опасных в случае избыточного количества, поэтому они также занимают особое положение среди других техногенных загрязняющих веществ, которые, не подвергаясь физико-химической или биологической деградации, накапливаются в поверхностном слое почвы. В течение длительного времени они могут быть доступными для корневого поглощения растениями и могут активно включаться в процессы миграции по трофическим цепям.
Известно, что одни и те же природные или антропогенные факторы, агрохимические и агромелиоративные приемы, используемые в технологиях возделывания винограда, оказывают неодинаковое влияние на подвижность меди в почве, переход их из почвы в растения и далее по пищевым цепям к человеку.
Трансформация. Рассмотрим механизм трансформации меди, ориентируясь на основные ее формы (рис. 4.4), влияющие в разной степени на эколого-токсикологические проблемы виноградников. Фоновое - это ее естественное содержание. Оно соответствует природному химическому составу для каждого типа почв. По данным Добровольского Г.В., 1985 и Кабата-Пейдиас, 1979, в зонах исследований фоновое содержание находится в диапазоне от 18 до 23 мг/кг.
Валовое содержание характеризует общее количество меди в почве, сложившееся в результате антропогенной нагрузки. По нашим данным в период исследований в среднем оно составило 30 мг/кг в черноморской зоне и 35 мг/кг в таманской подзоне. Для исследований было рассмотрено валовое содержание, из которого были выделены формы меди, отличающиеся по мобильности и биологической доступности их поглощения растением. К ним относятся подвижно- активная (обменная) и подвижная формы.
В почвах медь находится в двух фазах - твердой и жидкой (почвенный раствор). Наиболее мобильной и доступной для растений является подвижно активная (обменная) форма и представляет собой ионы меди, находящиеся в составе жидкой фазы почвы. В почвенном растворе медь может присутствовать в виде гидратированных свободных ионов или растворимых минеральных и органо-минеральных, которые являются наиболее мобильными и доступными для поглощения корнями растений. Обнаруживаются также легкорастворимые соединения и фракция, удерживаемая твердой фазой, но легко вступающей в реакции ионного обмена при ее контакте с солевым раствором.
Медь подвижной формы прочно удерживается твердой фазой почвы. Эта форма находится в обменно-связанном состоянии, входит в состав тонкодисперсных минеральных частиц и гумусового вещества, поглощается аморфными и окристаллизованными гидроксидами Fe, Мп, и А1 и являются составной частью малорастворимых соединений. Фактором, влияющим на ее количество, является число проведенных обработок. Нерастворимая - это фиксированная форма, процент извлечения которой незначителен .
Сорбционная способность почв относительно ионов меди, ограничивающая их подвижность и биологическую доступность, меняется в широких пределах. Она в целом тем выше, чем больше рН почвенного раствора, гумусовых веществ, содержания илистой фракции и минералов, то есть тех показателей, которые обладают большой сорбционной емкостью [134].
Значительный интерес для исследований представляют подвижные формы, активно участвующие в процессах транслокации по маршруту «почва - растение - продукция». В таблице 4.7 и 4.8 показаны данные содержания меди подвижно-активной (обменная) и подвижной форм в почве виноградников черноморской зоны и таманской подзоны виноградарства Краснодарского края.
Похожие диссертации на Экологизированное производство винограда на Кубани в условиях применения медьсодержащих препаратов
