CC BY
146
УДК 631.531.027.3:631.559:581.143
Е. В. Байбакова, E. Э. Нефедьева, М. Н. Белицкая, И. Г. Шайхиев
ИССЛЕДОВАНИЕ ВЛИЯНИЯ СОВРЕМЕННЫХ ПЕСТИЦИДОВ НА ФИЗИОЛОГИЧЕСКИЕ ОСОБЕННОСТИ ЗЕРНОВЫХ КУЛЬТУР
Ключевые слова: семена, бишофит, влияние препаратов, проростки.
Установлено влияние современных пестицидов на физиологические особенности пшеницы и ячменя. Приведены основные закономерности влияния пестицидов различного состава на всхожесть семян пшеницы и ячменя и морфофизиологические особенности проростков. Флудиоксонил снижал всхожесть семян, особенно действовал на аномальные семена. Препарат не влиял на рост проростков. Флутриафол тормозил рост проростков, но не влиял на всхожесть семян. При совместном действии флутриафол и флудиоксонил оказали небольшое синергетическое ингибирующее действие.
Keywords: seeds, bischofite, influence of drugs, seedlings.
The influence of modern pesticides on the physiological characteristics of wheat and barley was assessed. The main peculiarities of the influence of different compositions of pesticides on the germination of wheat and barley seeds and on the morphological and physiological features. Fludioxonyl reduced the germination of seeds. It was selective for anomalous seeds. It did not influence on the growth of seedlings. Flutriafol inhibited the growth of seedlings, but it did not changed the germination of seeds. The combined effect offludioxonyl and flutriafol realized as weak synergetic in-hibitive effect.
Обработка протравителями семян растений необходима для их защиты от инфекционных заболеваний. Качественное выполнение данного приема на 60-100 % подавляет семенную и на 30-80 % аэрогенную инфекцию, присутствующую в почве и пожнивных остатках [1]. Это позволяет оказывать минимальное негативное воздействие пестицидов на компоненты агроценоза.
Обработка протравителями семян твердой пшеницы и ярового ячменя урожая 2014 г. проводилась по схеме, представленной в табл. 1.
Таблица 1 - Схема опыта
№ п. п. Название серии Состав препарата
1 Контроль - без обработки -
2 Протект Форте №1 б Флутриафол, флудиоксонил, бишофит
3 Протект Форте №2 б Флутриафол, флудиоксонил
4 Протект Форте №3 б Флутриафол, бишофит
5 Протект Форте №4 б Флутриафол
6 Протект Форте №5 б Флудиоксонил, бишофит
7 Протект Форте №6 б Флудиоксонил
8 Клад, КС Тиабендазол, тебуконазол, имазалил
В эксперименте использованы эффективные комбинированные препараты с многосторонней фунгицидной активностью. Среди них особый интерес представляют имазалилсодержащие препараты, в состав которых входят также тебуконазол, тиабен-дазол, флутрифалол [6]. Применение нескольких
действующих веществ в препарате позволяет снизить дозировку каждого из них и, таким образом, уменьшить экологическую нагрузку. Использование разрушаемых пестицидов и отказ от неразрушае-мых, не входящих в естественные круговороты и накапливающихся в пищевых цепях и в биотопах, составляет предмет исследования в области экологической безопасности [15].
Флутриафол [(±)-а-(2-фторфенил)-а-(4-фторфенил)-1Н-1,2,4-триазол-1-этанол] - фунгицид из класса производных триазола [12]. Имеет широкий спектр действия, применяется для защиты зерновых, зернобобовых, плодовых и других культур от болезней. Системный фунгицид флутриафол подавляет развитие мучнистой росы, ржавчины и парши яблони [4]. Слабо действует против церкоспо-реллеза и фузариоза. Имеет длительный защитный эффект и лечащее действие, обладает глубинным эффектом [8,10]. В растениях передвигается акропе-тально. Период ожидания составляет 30 дней [8]. Флутриафол блокирует биосинтез эргостерина [10], нарушает образование клеточной стенки и развитие гиф гриба.
Флудиоксонил[4-(2,2-дифтор-1,3-бензоди-оксол-4-ил)-пиррол-3-карбоновой кислоты] - фунгицид широкого спектра действия, подавляет рост мицелия [3]. Это стойкое вещество, но может быстро разрушаться при фотолизе. Соединение имеет длительное защитное и слабое системное действие. Подавляет фосфорилирование глюкозы в ходе дыхания. Влияние на рост мицелия, размножение и формирование клеточных мембран гриба связывают с нарушением функции мембран, в частности, с процессами, связанными в мембранным переносом [11]. Срок защитного действия достигает 30 дней [10]. К флудиоксонилу не возникает перекрестной резистентности [7]. Действующее вещество не оказывает токсического действия на защищаемое растение [10].
В защите зерновых культур стабильно хороший результат показал клад, кс (ООО «Агро Эксперт Груп»), в состав которого входят тиабендазол, тебуконазол, имазалил.
Тиабендазол [2-(4-тиазолил)-1Н-
бензимидазол] - высокоэффективный фунгицид класса бензимидазолов, протравитель системного действия. За счет своих метаболитов тиабендазол может ингибировать биосинтез нуклеиновых кислот ДНК и РНК, а также процессы дыхания [5].
Тебуконазол [(Я8)-1р-хлорфенил-4,4-
диметил-3 -(1Н-1,2,4-триазол-1 -ил-метил)пентан-3 -ил] - эффективный системный фунгицид для обработки семян. Относится к триазолам третьего поколения [12]. Обладает широким диапазоном системного действия. Обладает защитным, лечебным и искореняющим действием [3]. Быстро проникает в ткани растения и равномерно распределяется в них [2]. Подавляет синтез эргостерина, ингибируя деме-тилирование в положении С-14. Образующиеся сте-рины в свою очередь действуют на метаболизм, чем тебуконазол отличается от других триазолов. Для препарата характерно рострегулирующее действие, которое в неблагоприятных условиях может перейти в ретардантное [1414].
Имазалил [(±)-1-(Р-аллилокси-2,4-
дихлорфенилэтил) имидазол] - системный фунгицид класса имидазолов. Ингибирует синтез стеринов в мембранах фитопатогенов, подавляя деметилиро-вание в положении 14 ланостерина или 24 метилен-дигидроланостерина [5].
Определение лабораторной всхожести семян пшеницы и ячменя, обработанных представленными препаратами, проводилось согласно ГОСТ 12038-84. Была отобрана фракция чистых выполненных семян. Две пробы по 10 семян в каждой проращивались рулонным методом на водопроводной воде.
Для почвенных культур использовался грунт универсальный «Экзо». Содержание питательных веществ (мг/л): азота (К) - 100...180, фосфора (Р2О5) - 135.255, калия (К2О) - 115.215, кислотность 5-6 ед. рН. В одно кашпо было помещено 5 л грунта.
При учете энергии прорастания были подсчитаны только нормально проросшие и явно загнившие семена, а при учёте всхожести отдельно подсчитывались нормально проросшие; набухшие, твердые, которые составили непроросшие семена и ненормально проросшие - невсхожие семена. За результат анализа было принято среднее арифметическое результатов определения всхожести всех проанализированных проб [13]. Влияние препаратов на всхожесть семян пшеницы видно из рисунка 1.
Обыкновенно в партии семян выделяют 3 фракции: I - семена, из которых вырастают нормальные проростки, II - семена, из которых вырастают проростки с морфологическими дефектами, III - преимущественно мертвые семена [16]. Всхожими считают только семена I фракции. Под действием внешних факторов возможен переход семян из I фракции во II фракцию и наоборот.
Рис. 1 - Влияние препаратов на всхожесть семян: а - пшеница; б - ячмень
Видна тенденция к снижению всхожести за счет перехода части семян в группу аномальных в вариантах 1Б, 3Б, 5Б. В этих вариантах в качестве дополнительного компонента присутствовал бишо-фит. Для выяснения влияния бишофита в составе препаратов необходимы дополнительные исследования.
На основании анализа фракций нормальных, аномальных и мертвых семян выявлена тенденция к острой летальности в вариантах 1Б (флут-риафол, флудиоксонил, бишофит) и 5Б (флудиоксо-нил, бишофит).
Достоверных различий всхожести семян ячменя (доли нормальных семян в партии) не было обнаружено. Исходная всхожесть в контроле составляла 70%, эти семена имеют низкие посевные качества. При проращивании многие аномальные семена не дают всходов, поэтому по результатам определения всхожести их ошибочно относят к мертвым. Под действием препаратов эти аномальные семена дают проростки. Эффект выражен в вариантах 1Б (флутриафол, флудиоксонил, бишофит), 3Б (флутриафол, флудиоксонил), 4Б (флутриафол, бишофит), Клад. Видна тенденция к снижению всхожести в варианте 6Б (флудиоксонил).
Для выяснения влияния препаратов на рост проростков определялась длина корневой системы и первого настоящего листа (побега) в возрасте 4 и 8 суток для пшеницы 3 и 7 суток для ячменя, данные представлены в табл. 2.
У организмов в состоянии покоя (воздушно-сухие семена, пыльца, споры) внешние воздействия оставляют скрытые (потенциальные) повреждения, которые реализуются во время перехода клеток в жизнедеятельное состояние [9]. На рис. 2 представ-
лены данные, характеризующие рост проростков пшеницы после обработки семян препаратами.
Таблица 2 - Условия проращивания семян по ГОСТ 12038-84
Вид растений Темп ерату ра, оС Свет или темнота Энергия прораста ния, сутки Всхо жесть, сутки
Пшеница твердая Triticum durum Desf. 20 темнота 4 8
Ячмень обыкновен ный Hordeum vulgare L. 20 темнота 3 7
Рис. 2 - Влияние препаратов на длину корней и побегов пшеницы: а - 4 сутки; б - 8 сутки
Флутриафол (4Б) способствовал уменьшению длины побега и практически не влиял на длину корня проростков пшеницы в 4 и 8 сутки. Флудиок-сонил (6Б) не оказал существенного влияния на рост проростков пшеницы. У 4-суточных проростков пшеницы выявлено увеличение длины корней. При добавлении бишофита к флутриафолу (3Б) выявлено незначительное увеличение длины побега проростков пшеницы в 4 сутки. Существенного влияния бишофита в составе смеси на длину проростков не выявлено. При добавлении бишофита к флудиоксо-нилу (5Б) выявлено незначительное положительное влияние бишофита в составе смеси на рост проростков пшеницы в 8 сутки. При совместном действии флутриафола и флудиоксонила (2Б) обнаружены самые низкие линейные размеры частей проростков пшеницы, ниже, чем при обработке флутриафолом
(4Б). Препараты оказали небольшое синергетиче-ское действие. Добавление бишофита к смеси флутриафола и флудиоксонила (1Б) обнаружено ослабление тормозящего действия препаратов на рост проростков пшеницы. Препарат Клад (тиабендазол, тебуконазол, имазалил) способствовал уменьшению длины побега проростков пшеницы в 8 сутки.
На рис. 3 представлены данные, характеризующие рост проростков ячменя после обработки семян препаратами.
Рис. 3 - Влияние препаратов на длину корней и побегов ячменя: а - 3 сутки; б - 7 сутки
Флутриафол (4Б) способствовал уменьшению длины побега и незначительно - длины корня проростков ячменя в 3 и 7 сутки. Флудиоксонил (6Б) незначительно тормозил рост проростков ячменя. При добавлении бишофита к флутриафолу (3Б) выявлено незначительное увеличение длины побега проростков ячменя. При добавлении бишофита к флудиоксонилу (5Б) не выявлено положительное влияние бишофита в составе смеси на рост проростков ячменя. При совместном действии флутриафола и флудиоксонила (2Б) обнаружены низкие линейные размеры частей проростков ячменя в 3 сутки, ниже, чем при обработке флутриафолом (4Б). Препараты оказали небольшое синергетическое действие. В 7 сутки различия между 2Б и 4Б были незначительными. Добавление бишофита к смеси флутриафола и флудиоксонила (1Б) обнаружено ослабление тормозящего действия препаратов на рост проростков ячменя в 3 сутки. Препарат Клад (тиабендазол, те-буконазол, имазалил) не оказал существенного влияния на рост проростков ячменя.
Определялась масса сухого вещества корней и побегов в возрасте 8 и 7 суток соответственно для пшеницы и ячменя. Масса корней и побегов проростков пшеницы и ячменя изменялась анало-
гично их длине. Через 1 месяц (рис. 4) обнаружено, что в вариантах 1Б, 2Б, 3Б, 4Б длина 1-го листа была несущественно меньше контроля, что связано с торможением роста в первые дни прорастания. Длина 2-го и 3-го листа в этих вариантах соответствовала контролю. Масса побегов также соответствовала контролю в этих вариантах. Торможение роста отсутствует.
первые дни онтогенеза, возможно, они способствовали накоплению гиббереллиноподобных веществ. Несмотря на увеличение массы побега по сравнению с контролем в вариантах 5Б и 6Б (рис. 5), проростки выглядели вытянутыми. Следует уточнить содержание гиббереллиноподобных веществ в проростках, так как их высокий уровень может привести к снижению урожая.
Рис. 4 - Влияние препаратов на пшеницу, 1 месяц: а - длина 1-го, 2-го и 3-го листа; б - масса побегов
В вариантах 5Б, 6Б и Клад увеличилась длина 1-го и 2-го листьев по сравнению с контролем, а длина 3-го листа в вариантах 6Б и Клад была меньше. Препараты оказали стимулирующее действие в первые дни онтогенеза, возможно, они способствовали накоплению гиббереллиноподобных веществ. Несмотря на некоторое увеличение массы побега по сравнению с контролем в вариантах 6Б и Клад (рис. 4), проростки выглядели сильно вытянутыми. Следует уточнить содержание гиббереллино-подобных веществ в проростках, так как их высокий уровень может привести к снижению урожая.
Через 1 месяц (рис. 5) обнаружено, что в вариантах 1Б, 2Б, 3Б, 4Б длина 1-го и 2-голиста соответствовала контролю. Длина 3-го листа соответствовала контролю в вариантах 1Б, 2Б, 3Б, а в варианте 4Б была больше, чем в контроле. Такое состояние можно считать благоприятным для дальнейшего роста и развития растений. Масса побегов (рис. 5) также соответствовала контролю в вариантах 1Б, 2Б и несущественно превышала контроль в вариантах 3Б и 4Б (отсутствует флудиоксонил). Торможение роста отсутствует.
В вариантах 5Б, 6Б и Клад увеличилась длина 2-го и 3-го листьев по сравнению с контролем. Препараты оказали стимулирующее действие в
Рис. 5 - Влияние препаратов на ячмень, 1 месяц: а - длина 1-го, 2-го и 3-го листа; б - масса побегов
Результаты исследований показали универсальное действие препаратов на исследуемые виды растений, которое выражается в незначительной видоспецифичности действия на семена пшеницы и ячменя.
Флудиоксонил оказывает влияние на всхожесть семян, особенно действует на аномальные семена. Эта особенность может существенно проявляться в партиях семян с низкими посевными качествами. Результаты нуждаются в уточнении. Препарат не приводит к торможению роста пшеницы, несколько тормозит рост ячменя.
Флутриафол тормозит рост побегов пшеницы и ячменя, а также - рост корней ячменя.
При совместном действии флутриафол и флудиоксонил оказали небольшое синергетическое действие, тормозили рост проростков.
Бишофит обладал слабым адаптогенным действием при добавлении в состав протравителей. Результаты нуждаются в уточнении.
Через 1 месяц в вариантах 1Б (флутриафол, флудиоксонил, бишофит), 2Б (флутриафол, флудиоксонил), 3Б (флутриафол), 4Б (флутриафол, бишо-фит) отсутствовало торможение роста.
В вариантах 5Б (флудиоксонил, бишофит), 6Б (флудиоксонил) и Клад (тиабендазол, тебукона-зол, имазалил) увеличилась длина листьев и умень-
шился индекс накопления массы по сравнению с
контролем. Возможно, препараты способствовали
накоплению гиббереллиноподобных веществ.
Литература
1. В.И. Абеленцев, Защита и карантин растений, 2, 1921 (2001).
2. Е.И. Андреева, В.А. Зинченко, Журнал «АгроХХ1», 4, 14-15 (2002).
3. Д.А. Белов, Химические методы и средства защиты растений в лесном хозяйстве и озеленении: Учебное пособие для студентов, МГУЛ, Москва, 2003. 128 с.
4. М.М. Ганиев, В.Д. Недорезков, Химические средства защиты растений, КолосС, Москва, 2006. 248 с.
5. Н.М. Голышин, Фунгициды, Колос, Москва, 1993. 319 с.: ил.
6. И.Н. Горина, Защита и карантин растений, 4, 55-57 (2013).
7. А.Ф. Грапов, Агрохимия, 3, 1988
8. В.А. Зинченко, Химическая защита растений: средства, технология и экологическая безопасность,: КолосС, Москва, 2012. 127 с.
9. А.М. Кузин, Стимулирующее действие ионизирующего излучения на биологические процессы, Атомиздат, Москва, 1977. 133 с.
10. С.Я. Попов, Основы химической защиты растений. С.Я. Попов, Л.А. Дорожкина, В.А. Калинин./ Под ред. профессора С.Я Попова, Арт-Лион, Москва, 2003. 208 с.
11. В. Д. Пюшпеки, Защита и карантин растений, 9, 1996.
12. Л.Ф. Саттарова, А.С. Петровский, В.К. Османов, Ф.Х. Каратаева, П.А. Гуревич, Вестник Казанского технологического университета, 10, 96-99 (2010).
13. Семена сельскохозяйственных культур. Методы определения всхожести: ГОСТ 12038-84. - 01.07.86.
14. С.Л. Тютерев, Протравливание семян зерновых колосовых культур. Всероссийский научно-исследовательский институт защиты растений РАСХН. Москва: Журнал «Защита и карантин растений» (Приложение), 2005.
15. Н.В. Шильникова, Т.В. Андрияшина,, Вестник Казанского технологического университета,15, 7, 140-144 (2012).
16. T.V. Veselova, Seed Science and Technilogy, 30, 1, 187196 (2002).
© Е. В. Байбакова - аспирантка кафедры «Промышленная экология и безопасность жизнедеятельности» Волгоградского государственного технического университета, [email protected]; Е. Э. Нефедьева - д.б.н., профессор кафедры «Промышленная экология и безопасность жизнедеятельности», того же ВУЗа, [email protected]; М. Н. Белицкая -д.б.н., профессор, главный научный сотрудник отдела биологии ФГБНУ «Всероссийский научно-исследовательский институт агролесомелиорации» РАСХН, [email protected]; И. Г. Шайхиев - д.т.н., зав. кафедрой «Инженерная экология» Казанского национального исследовательского технологического университета, [email protected].
© E. V. Baybakova - post-graduate student, department "Industrial ecology and life safety", Volgograd State Technical University, [email protected]; E. E. Nefedieva - Dr. of Biological Sciences, Professor, department "Industrial Ecology and Life", Volgograd State Technical University, [email protected]; M. N. Belitskaya - Dr. of Biological Sciences, Prof., Principal research fellow of Biology Dept. of Federal State Budget Science Establishment «Russian Scientific and Research Institute of Agronomy and Forest Melioration» of Russian Agriculture Academy, [email protected]; I G. Shaikhiev - Dr of Technical Sciences, Head of Engineering Ecology Dept. of Kazan National Research Technological University, [email protected].
