CC BY
42
Список литературы / References
1. Кирейчева Л.В., Шуравилин А.В., Табук М.А. Повышение эффективности капельного орошения на легких полупустынных почвах // Российская сельскохозяйственная наука, 2013 - №4 - С. 39-41
2. Kireycheva L.V., Esengyeldyieva P.N., Musabekov K.K. Pationale for the use of Intensive Technology for Cultivation of Apple Orchard in the Conditions of the Zhambyl Region. Materials of the XIII International Research and Practice Conference. November 2-3 2016/ Vunich, Germany 2016
3. Клочко, П.В. Продуктивность насаждений яблони на подвое М9 с малообъемными кронами деревьев. П.В. Клочко Международный симпозиум «Экологическая оценка типов высокоплотных плодовых насаждений на клоновых подвоях». Минск. Самохваловичи, 1997, С. 104 106.
4. Валовой сбор и урожайность сельскохозяйственных культур в Жамбылской области [Текст]: стат. обзор / Таразстат. - Тараз, 2015. - 39 с.
5. Агроклиматический справочник по Жамбылской области Республики Казахстан [Текст]. - Л.: Гидрометеорологическое издательство, 1967.
Список литературы на английском языке / References in English
1. Kireycheva L.V., Shuravilin A.V., Tabuk M.A. Povyshenie jeffektivnosti kapel'nogo oroshenija na legkih polupustynnyh pochvah [Improving the efficiency of drip irrigation in the semi-light soils] // Rossijskaja sel'skohozjajstvennaja nauka [Russian agricultural science], 2013 - №4 - Р. 39-41[in Russian]
2. Kireycheva L.V., Esengyeldyieva P.N., Musabekov K.K. Pationale for the use of Intensive Technology for Cultivation of Apple Orchard in the Conditions of the Zhambyl Region. Materials of the XIII International Research and Practice Conference. November 2-3 2016/ Vunich, Germany 2016
3. Klochko, P.V. Produktivnost' nasazhdenij jabloni na podvoe M9 s maloobmenymi kronami derev'ev.[Productivity of apple plantations on the rootstock M9 with succinct treetops] P.V. Klochko Mezhd. simp. «Jekologicheskaja ocenka tipov vysokoplotnyh plodovyh nasazhdenij na klonovyh podvojah» [The international symposium "Ecological assessment of types of high-density fruit trees on clonal rootstocks"]. Minsk. Samohvalovichi, 1997, Р. 104-106.
4. Valovoj sbor i urozhajnost' sel'skohozjajstvennyh kul'tur v Zhambylskoj oblasti [Gross harvest and yields of agricultural crops in Zhambyl re] Tarazstat. - Taraz 2015. - 39 р.
5. Agroklimaticheskij spravochnik po Zhambylskoj oblasti Respubliki Kazahstan [Agroclimatic guide to the Zhambyl region of Kazakhstan]. - L.: Gidrometeorologicheskoe izdatel'stvo [Hydrometeorological Publishing], 1967.
DOI: 10.23670/IRJ.2017.56.064 КотляровД.В.1, Котляров В.В.2
1ORCID: 0000-0003-3482-3593, Кандидат биологических наук, Кубанский государственный аграрный университет, КубГАУ
2Доктор сельскохозяйственных наук, Кубанский государственный аграрный университет, КубГАУ ИЗУЧЕНИЕ МЕХАНИЗМА ВЛИЯНИЯ СОВМЕСТНОГО ПРИМЕНЕНИЯ АМИНОКИСЛОТ
И ГЕРБИЦИДОВ ГРУППЫ ГЛИФОСАТОВ НА ФИЗИОЛОГИЧЕСКИХ ПРОЦЕССЫ В РАСТЕНИЯХ
Аннотация
Проведены опыты и проанализированы физиологические изменение процессов в клетках растений под влиянием гербицидов, а так же их совместного применения с аминокислотами. Таким образом установлено что, в корни и другие части растений, действующее вещество глифосата кислота попадает за 5-7 дней, нарушая процесс биосинтеза ряда аминокислот, в результате чего растение погибает. Наличие аминокислот позволяет на некоторое время ложно приостановить нарушения физиологических процессов, вызванных применением глифосата кислоты, позволив препарату полностью проникнуть в проводящую систему растений через здоровые, не повреждённые ткани, а по истечению действия аминокислот, проявить свою эффективность в полной мере, нарушая синтез аминокислот, работу фотосинтетического аппарата и корневой системы.
Ключевые слова: глифосаты, аминокислоты, гербициды, физиология растений.
Kotlyarov D.V.1, Kotlyarov V.V.2 1ORCID: 0000-0003-3482-3593, PhD in Biology, 2PhD in Agricultural Sciences, Kuban State Agrarian University STUDY OF INFLUENCE MECHANISM OF JOINT USE OF AMINOACIDS AND HERBICIDES OF GLYPHOSATE GROUP ON THE PHYSIOLOGICAL PROCESSES OF PLANTS
Abstract
Authors have conducted experiments and analyzed changes in physiological processes in plant cells under the influence of herbicides, as well as their combined use with aminoacids. Thus it is found that, active ingredient - glyphosate acid penetrate in roots and other parts ofplants within 5-7 days, disrupting the biosynthesis of several aminoacids, as a result the plant dies. The presence of aminoacids allows for some time falsely suspend the violation of physiological processes caused by the use of glyphosate acid, allowing the drug to completely penetrate in plant conducting system through healthy, not damaged tissues, and at the expiration of aminoacid action proves its effectiveness in full, disrupting synthesis of aminoacids, the photosynthetic apparatus and the root system.
Keywords: glyphosate, amino acids, herbicides, plant physiology.
Снижение затрат на производство продукции растениеводства являет-ся краеугольным камнем эффективного земледелия. Такая задача стоит пе-ред агротехнологами, которые рассматривают пути её решения разными способами. Среди них наиболее экономным является No-Till, который обеспечивает существенное сокращение затрат.
Так в Агрохолдинге СКК «Виктория-Агро» (Краснодарский край) была проведена агрономическая и экономическая оценка технологии прямого сева в сравнении с пахотой и минимальной обработкой почвы. Эти производственные испытания пока-зали, что по сравнению с традиционной обработкой почвы (на этапе работ по возделыванию озимой пшеницы посев - всходы) затраты оказались в 8 раз ниже, агрономическая оценка всходов также в пользу прямого сева (No-Till). Основа этой технологии - использование гербицидов группы глифосатов. Однако это влечёт за собой не только увеличение себестоимости конечной продукции, но также значительную экологическую нагрузку на агробиоценозы. Кроме того, далеко не всегда достигается их высокая биологическая эффективность (например, против таких сорняков как вью-нок полевой (Convolvulus arvinsis) или горчак (Rhodeus sericeus).
Следует заметить, что экологическая проблема серьёзный аргумент против глифосатов. Так, глифосат негативное воздействие на некоторые почвенные микроорганизмы [2, C. 99-103] такие как почвенные водоросли (прим. автора), накапливается в подпочвенных водах и бассейнах рек [1, C. 275-290], что может негативно сказываться на окружающей среде.
ЕС рассматривает вопрос по поводу повторного одобрения на использования гербицида глифостат, который производит американский биотехнологический гигант. Это основано на данных исследований, в которых говорится, что глифостат может наносит серьёзный вред эндокринной системе человека, обращая внимание на недавний конфликт между Европейским агентством по безопасности продуктов питания и Международным агентством по изучению рака (МАИР), которое является частью ВОЗ. МАИР классифицировало глифосат как «возможный канцероген», тогда как европейский регулятор распространил заключение, согласно которому химикат «вряд ли обладает канцерогенной угрозой для людей» [по данным Европейской Ассоциации Пищевой Продукции, 4].
Однако в энергосберегающей технологии No-Till пока нет альтерна-тивы глифосатам. В этой связи представляется интерес к снижению нормы их расхода и увеличению эффективности действия этих гербицидов. Для этого применяется способ смягчения воды или малообъёмное внесение, но так удаётся экономить их расход максимум до 30 %. К значительно более эффективным относится разработанный нами инновационный метод усиления действия глифосатов, который в последние годы широко внедряется в ряде регионов России. Он основан на введении в баковую смесь специально подобранных аминокислот, которые временно компенсируют воздействие гербицида в надземной части растения, сохраняя обмен веществ (нарушаемый глифосатом), давая возможность для беспрепятственного проникновения гербицида с нисходящим током к корневой системе. При этом надземная часть растения отмирает не сразу, а только после проник-новения глифосата к корневой системе (как правило, через 2-3 недели после обработки) [3, С.191-193]
Методика исследований
Эта рабочая гипотеза частично подтвердилась в результате проведённых полевых экспериментов, где в качестве объекта исследований был взят клевер ползучий (Tripholium repens), как наиболее устойчивый к гербицидам вид растений. Обработка гербицидом (с нормой расхода рабочего раствора 150 мл на 1 га) производилась до начала бутонизации в вечернее время суток при помощи ранцевого опрыскивателя, на делянках размером 5 м2 в дальнейшем растения обрабатывали методом опрыскивания по следующей схеме: Раундап ( 560 г/л) 3 л/га + 2 кг/га NH4NO3 (в дальнейшем эталонный вариант - К); Раундап (560 г/л) 1,5 л /га + 2 кг/га NH4NO3 + 10 г/га аминокислотный состав №1 (в дальнейшем вариант - А); Раундап (560 г/л) 1,5 л/га + 2 кг/га NH4NO3 + 11 г/га аминокислотный состав №2 (в его составе аналог ауксина, в дальнейшем вариант - А2).
На 7 и 14 день после обработки рендомизированно отбирались образцы растений, для хроматографического аминокислотного анализа по следующим аминокислотам: аргинин, лизин, б-фенил-аланин, тирозин, изолейцин, лейцин, метионин, валин, аспаргин, пролин, треонин, серин, а-аланин, глицин. После проведенного анализа выделены наиболее коррелирующие результаты по аминокислотам, входящим в группу: моноаминокарбоновых, диаминокарбоновых, оксиноаминокарбоновых.
Результаты исследований
Механизм действия глифосата заключается в нарушении метаболических процессов: синтез ряда аминокислот и хоризмата, дезинтеграция цикла фотосинтетического восстановления углерода, а также снижение проницаемости клеточных мембран, что приводит к гибели растения. Поэтому применение комплексов на основе некоторых ароматических аминокислот и метионина в баковой смеси с глифосатом и аммиачной селитрой оказывает влияние на изменение физиологических процессов в растении под действием глифосата, что приводит к увеличению его эффективности.
Под влиянием такой баковой смеси, выявлено наиболее выраженное изменение содержания в растительных тканях аминокислот из следующих групп: диаминокарбоновые, моноаминокарбоновые, оксиноаминокарбоновые. При этом существенно повысилось содержание моноаминокарбоновых аминокислот через 7 дней после обработки растений по сравнению с применением глифосата в чистом виде (эталон). Так содержание моноаминокарбоновых аминокислот в тканях растений через 7 дней после обработки глифосатом (вариант К.7) составило 250 мг/кг, в то время как в вариантах А.7 и А2.7 их содержание превысило эталон на 100 и 140 % соответственно. Однако через 14 дней после обработки произошло снижение количества моноаминокарбоновых аминокислот (валина, изолейцина и лейцина) в вариантах А и А.2 по сравнению с в эталоном (рисунок 1).
Рис. 1 - Содержание моноаминокарбоновых аминокислот в листьях растений клевера под влиянием различных
вариантов обработки растений глифосатом: К.7 и К14 - эталонный вариант (Раундап 3 л/га + 2 кг/га КНфЫ03) на 7 и 14 день после обработки растений; А.7 и А14 - вариант с обработкой баковой смесью: Раундап 1,5 л/га + 2 кг/га КНфЫ03 + аминокислотный
комплекс (10 г/га);
А2.7 и А2.14 - вариант с обработкой баковой смесью : Раундап 1,5 л/га + 2 кг/га КНфЫ03 + аминокислотный
комплекс с аналогом ауксина (11 г/га).
Изменение содержания диаминокарбоновых аминокислот, под действием глифосата на 7 день (эталон) оказалось незначительным в варианте А2 по сравнению с эталоном, однако в варианте А2 содержание аргинина и лизина увеличилось относительно других вариантов на 130%. Вместе с тем, через 14 дней после обработки, количество аргинина и лизина снизилось во всех вариантах, но в варианте А2 обнаружено весьма значительное уменьшение содержания лизина по сравнению с остальными вариантами (рисунок 2).
Рис. 2 - Содержание диаминокарбоновые аминокислот в листьях растений клевера в зависимости от различных
вариантах обработки растений глифосатом: К.7 и К14 - эталонный вариант (Раундап 3 л/га + 2 кг/га КНфЫ03) на 7 и 14 день после обработки растений;
А.7 и А14 - вариант с обработкой баковой смесью: Раундап 1,5 л/га + 2 кг/га КНфЫ03 + аминокислотный
комплекс (10 г/га);
А2.7 и А2.14 - вариант с обработкой баковой смесью: Раундап 1,5 л/га + 2 кг/га КНфЫ03 + аминокислотный
комплекс с аналогом ауксина (11 г/га).
Изменение содержания оксиноаминокарбоновых аминокислот (треонина и серина) под влиянием глифосата на 7 деньпроявилось снижением количества треонина в варианте А по сравнению с эталоном, но его увеличение в варианте А2, при небольших колебаниях в отношении серина. Однако через 14 дней содержание треонина и серина в контрольном варианте К составляло около 500 мг/кг в то время как в вариантах А и А.2 оно оказалось ниже на 20 и 57% соответственно (рисунок 3).
1200
1000 I
800 I I
: 1 1
0
К.7 А.7 А2.7 К.14 А.14 А2.14
■ треонин Всерин
Рис. 3 - Содержание оксиноаминокарбоновых аминокислот в листьях растений клевера в зависимости от
различных вариантах обработки растений глифосатом: К.7 и К14 - эталонный вариант (Раундап 3 л/га + 2 кг/га NH4NO3) на 7 и 14 день после обработки растений; А.7 и А14 - вариант с обработкой баковой смесью: Раундап 1,5 л/га + 2 кг/га NH4NO3 + аминокислотный
комплекс (10 г/га);
А2.7 и А2.14 - вариант с обработкой баковой смесью : Раундап 1,5 л/га + 2 кг/га NH4NO3 + аминокислотный
комплекс с аналогом ауксина (11 г/га).
Использование этого способа показало высокую биологическую эффективность и обеспечило значительное снижение нормы расхода гербицида (таблица 1), что привело к его востребованности на рынке агрохимкатов.
Таблица 1 - Экономический эффект от применения аминокислотного комплекса в баковой смеси с Раундапом
Препарат Стоимость 1 л (кг), □ Норма расхода, л (кг)/га Затраты на 1 га, □ Итого затрат на 1000 га, □
Технология, рекомендованная производителем
Раундап 300 3 900 900 000
Инновационная технология с использованием Оригинального аминокислотного комплекса
Раундап 300 1,5 450 450 000
Аммиачная селитра 20 2 40 20 000
Аминокислотный комплекс 11000 0,01 110 110 000
Итого - - 505 580 000
Это оказалось применимо и к таким трудно выводимым сорнякам как горчак (Rhodeus sericeus )(таблица 2).
Таблица 2- Биологическая эффективность применения баковой смеси: аммиачная селитра (2 кг/га) + Раундап (1,5 л/га) + АК комплекс (10 г/га) + аналог ауксина (до 0,2-0,3 л/га) против
горчака (Rhodeus sericeus ) на 14 сутки после обработки (ИП КФХ Киреев Н. Е., Октябрьский район, Волгоградская область, 2016)
Вариант Выжило Биологическая
опыта растений, % эффективность, %
Контроль 100 0
Раундап (4 л/га) 13 87
Раундап (8 л/га) 5 95
Раундап (1,5 л/га) + аммиачная селитра (2 кг/га) + АК (10 г/га) + аналог ауксина (0,25 л/га) 2 98
Обсуждение результатов
Таким образом, в результате исследований установлено, что применение глифосатов совместно с аминокислотным комплексом существенно влияет на физиологические процессы в растениях, изменяя аминокислотный баланс и обеспечивая повышение эффективности применения этой баковой смеси по сравнению с глифосатом применяемым в чистом виде (эталоном). Это проявилось в увеличении содержания диаминокарбоновх аминокислот по сравнению с эталонным вариантом на 7 день после обработки, а через 2 недели содержание этих аминокислот уменьшилось относительно эталона. Кроме того, выявлено резкое уменьшение количества лизина и треонина в вариантах с применением аминокислотного комплекса на основе ароматических аминокислот и метионина с добавлением аналога ауксина.
11
Список литературы / References
1. Battaglin W.A. Glyphosate and its degradation product AMPA occur frequently and widely in U.S. soils, surface water, groundwater, and precipitation / Battaglin, W.A. , Meyer, M.T., Kuivila, K.M., Dietze, J.E.// Journal of the American Water Resources Association. - 2014. - № 2. - p. 275-290
2. Druille M. Glyphosate reduces spore viability and root colonization of arbuscular mycorrhizal fungi / Druille M., Cabello M.N., Omacini, M., Golluscio R.A // Applied Soil Ecology. - 2013. - №64. - p.99-103.
3. Котляров В. В. Совместное применение аминокислот и гербицидов группы глифосатов для увеличения экономической эффективности агротехнологий/В. В. Котляров, Д. В. Котляров // Фитосанитарная оптимизация агроэкосистем. -Санкт-Петербург. - 2013. - N Т. 2. -С.191-193
4. European Food Safety Authorial, 2015. Режим доступа: http://www.efsa.europa.eu/en/press/news/151112
Список литературы на английском языке / References in English
1. Battaglin W.A. Glyphosate and its degradation product AMPA occur frequently and widely in U.S. soils, surface water, groundwater, and precipitation / Battaglin, W.A. , Meyer, M.T., Kuivila, K.M., Dietze, J.E.// Journal of the American Water Resources Association. - 2014. - № 2. - p. 275-290
2. Druille M. Glyphosate reduces spore viability and root colonization of arbuscular mycorrhizal fungi / Druille M., Cabello M.N., Omacini, M., Golluscio R.A // Applied Soil Ecology. - 2013. - №64. - p.99-103.
3. Kotlyarov V.V. Sovmestnoe primenenie aminokislot i gerbicidov gruppy glifosatov dlja uvelichenija jekonomicheskoj jeffektivnosti agrotehnologij [Combined application of amino acids and herbicide of the glyphosate group to increase the economic efficiency of agricultural technologies] / Kotlyarov V. V. , Kotlyarov D.V. // Fitosanitarnaja optimizacija agrojekosistem [Phytosanitary optimization of agroecosystems]. -Sankt Petersburg. - 2013. - № 2. T. - P.191-193. [in Russian]
4. European Food Safety Authorial, 2015. - URL: http://www.efsa.europa.eu/en/press/news/151112
DOI: 10.23670/IRJ.2017.56.001 Куришбаев А.К.1, Звягин Г.А.2
1 Доктор сельскохозяйственных наук, профессор, Казахский агротехнический университет им. С. Сейфуллина
2ORCID: 0000-0001-8779-5122, Докторант кафедры почвоведения и агрохимии, Казахский агротехнический университет им. С. Сейфуллина СПОСОБНОСТЬ ПОЧВЕННЫХ ЧАСТИЦ К САМОСБОРКЕ ПРИ РАЗЛИЧНЫХ СИСТЕМАХ ОБРАБОТКИ ПОЧВ В СЕВЕРНОМ КАЗАХСТАНЕ
Аннотация
Приведены способности частиц 3-1 и <0,25 мм черноземных почв к самосборке в структурные отдельности по методу Холодова. Выявлена лучшая способность к самосборке частиц агрегатов (3-1 мм) и бесструктурных частиц (<0,25 мм) черноземов южных в сравнении с черноземами обыкновенными. Установлено, что частицы 3-1 мм обладают лучшей способностью образовывать агрегаты, чем частицы <0,25 мм. Выявлены варианты распаханных черноземных почв обладающих наилучшей способностью к самоагрегации частиц. Результаты исследований показали, что в самособравшихся агрегатах из частиц 3-1 мм содержание органического углерода было больше, чем в самособравшихся агрегатах из частиц <0,25 мм.
Ключевые слова: самосборка, бесструктурные частицы, самоагрегация, самособравшиеся агрегаты, несамособравшиеся частицы.
Kurishbayev A.K.1, Zvyagin G.A.2
:PhD in Agriculture, professor, S. Seifullin Kazakh AgroTechnical University, 2ORCID: 0000-0001-8779-5122, Doctoral student of the Department of Soil Science and Agricultural Chemistry,
S. Seifullin Kazakh AgroTechnical University ABILITY OF SOIL PARTICLES TO SELF-ASSEMBLE AT VARIOUS TILLAGE SYSTEMS
IN NORTHERN KAZAKHSTAN
Abstract
The paper presents the ability of particles of 3-1 and <0.25 mm from chernozem soil to self-assemble into a structure separates by Kholodov method. Authors have revealed the better ability to self-assemble of aggregates particles (3-1 mm) and structureless particles (<0.25 mm) of southern chernozems in comparison with ordinary chernozems. It is found that the particles of 3-1 mm have a better ability to form aggregates than the particles of <0.25 mm. The tilled chernozems having the best ability to particles self-aggregation were identified. The results showed that in the self-assembled aggregates with particles of 3-1 mm the organic carbon content was greater than that in self-assembled aggregates of particles of <0.25 mm.
Keywords: self-assembly, structureless particles, self-assembly, self-assembled aggregates, non-self-assembled particles.
Структура почвы - это форма и размер структурных отдельностей в виде макроагрегатов >0,25 мм, на которые распадается почва [1, С. 17]. Структура пахотного горизонта определяет важные свойства почв: устойчивость к действию отрицательных факторов окружающей среды, потенциальное и эффективное плодородие [1, С. 18], [2, С. 628], [3, С. 22]. Поэтому, изучение структурообразования представляет большую ценность в регулировании глобальных циклов углерода [4, С. 723], охраны окружающей среды, восстановления плодородия почв, оптимизации гумусового режима на пахотных угодьях [5, С. 123], [6, С. 300], [7, С. 13].
