CC BY
11УДК 633.63:632.954
doi.org/10.24412/2413-5518-2022-10-49-52
Особенности продуктивности сахарной свёклы, повреждённой гербицидами — ингибиторами фермента ГФПД
Е.А. ДВОРЯНКИН, д-р с/х наук (e-mail: [email protected])
ФГБНУ «Всероссийский научно-исследовательский институт сахарной свёклы и сахара имени А.Л. Мазлумова»
Введение
Эффективные химические методы борьбы с сорными растениями позволяют уменьшить затраты труда и снизить себестоимость выращиваемых сельскохозяйственных культур. Применяемые на разных культурах гербициды могут различаться как механизмом действия на сорняки, так и фито-токсичностью для выращиваемых растений. Поэтому при отсутствии возможности раздельного использования оборудования для внесения гербицидов на разных культурах нельзя полностью исключить ошибки, которая может послужить фактором повреждения растений сахарной свёклы, например в случае недостаточно тщательной промывки опрыскивателя после обработки кукурузы такими гербицидами, как «Каллисто» или «Мерлин», являющимися ингибиторами фермента ГФПД [2, 3].
К этому классу соединений относятся трикетоны, изоксазолы и пиразолы. Гербициды — ингибиторы ГФПД (фермента п-гидроксифенилпируват-диокси-геназы) нарушают биосинтез ка-ротиноидов. Большинство из них активно передвигаются по ксилеме, поэтому лучше проявляют своё действие при внесении в почву. После проникновения в растение гербициды передвигаются
в ламеллы хлоропластов, где подавляют у чувствительных растений синтез пигментов [8, 10].
ГФПД — ключевой фермент в биосинтезе хинонов и токоферолов (витамин Е). Недостаток пластохинонов приводит к резкому снижению каротиноидов и осветлению тканей листьев с развитием некроза [5, 6]. Вместе с этим гербициды ингибируют синтез в растениях ди- и тетратерпенов, которые являются предшественниками гиббереллинов и каротина [5, 7].
Гербициды — ингибиторы ГФПД оказывают действие широкого спектра на сорную растительность. Их эффективность в значительной степени зависит от погодных условий, особенно от влаги в почве. В последнее время разработчики гербицидов уделяют этой группе веществ самое пристальное внимание [8, 9].
Гербицид «Каллисто, СП» применяется для защиты кукурузы против однолетних и некоторых многолетних двудольных сорняков. Препарат вносится по веге-тирующим сорнякам в фазе 3—6 листьев культуры, но он также обладает хорошим почвенным действием, что способствует подавлению и прорастающих сорняков. При гибели обработанных «Каллисто» всходов кукурузы вы-
севают вновь кукурузу, осенью после вспашки — озимые культуры. Весной следующего года после вспашки сеют подсолнечник, сою, сорго. Свёклу, горох и другие чувствительные культуры высевают через 18 месяцев после применения гербицида [8].
«Мерлин, ВДГ» — довсходовый гербицид для борьбы с однолетними двудольными и злаковыми сорняками в посевах кукурузы. В год применения в случае пересева можно высевать только кукурузу. Осенью этого же года можно высевать только озимую пшеницу. В условиях недостаточного увлажнения почвы и на почвах с рН = 7,5 и выше ограничение срока высева чувствительных к «Мерлину» культур увеличивается до двух лет после применения гербицида [6].
Цель исследования — изучить продуктивные показатели сахарной свёклы, повреждённой остатками раствора «Каллисто» или «Мерлина» в баке опрыскивателя при внесении свекловичных гербицидов на культуре.
Материалы и методика
исследований
Исследования проводились на опытном поле ФГБНУ ВНИИСС в 2014—2021 гг. Сравнимые данные для гербицидов «Каллисто» и «Мерлин» получены в 2016—2019 гг.
Объектом исследования служили растения сахарной свёклы в фазе семядолей — двух пар настоящих листьев и гербициды — ингибиторы фермента ГФПД в сублетальных и изреживающих посев дозах. Расчёт сублетальных и изреживающих доз испытуемых гербицидов осуществляли по ранее приведённой методике [1]. В опытах растения сахарной свёклы повреждали гербицидами в дозах 1,0; 2,0; 3,0; 4,0; 5,0 и 6,0 % от нормы применения «Каллисто, СК», 0,2 л/га; «Мерлина, ВДГ» — 0,13 кг/га на кукурузе. Почва опытного участка — чернозём выщелоченный малогумусный среднемощный тяжелосуглинистый.
Схема опыта предусматривала 14 вариантов в двукратной повтор-ности. Делянка площадью 16,2 м2 расщеплялась пополам, затем на одной половине вносили испытуемый гербицид, а на другой — испытуемый гербицид + БЭОФ, 1,3 л/га. Опыт включал в себя контроль с ручной прополкой; контроль с обработкой растений БЭОФ, 1,3 л/га; варианты с гербицидами — ингибиторами ГФПД (ручная прополка); варианты с гербицидами — ингибиторами ГФПД + БЭОФ, 1,3 л/га (остаточные и прорастающие сорняки уда-
лялись вручную). Площадь расщеплённой делянки 8,1 м2, учётной 5,4 м2. Размещение делянок в опыте рендомизированное.
В опытах проведено однократное внесение гербицидов на делянке. Гербициды вносили ранцевым опрыскивателем, оборудованным штангой с 6 распылителями на 6 рядков сахарной свёклы.
Сахарная свёкла возделыва-лась в звене севооборота: чёрный пар — озимая пшеница — сахарная свёкла. Технология возделывания культур общепринятая для ЦЧР.
Симптомы повреждения
Гербициды «Каллисто, СП» и «Мерлин, ВДГ» при нанесении в сублетальных дозах на вегетиру-ющие растения легко передвигаются в меристематические ткани точки роста — листовые бугорки и отрастающие листовые пластинки. Поэтому первые признаки повреждения всходов сахарной свёклы наблюдаются в области верхушечной меристемы [2, 3]. Особенно быстро в верхушечную меристему перемещается «Каллисто», несколько медленнее «Мерлин». На сильно повреждённых тканях появляется антоциановая красноватая окраска в точке роста и у основания отрастающих ли-
стьев. Адаптировавшие растения сахарной свёклы восстанавливают синтез хлорофилла в обесцвеченных листьях и способность ассимилировать углерод. При благоприятных условиях (тёплой влажной погоде) повреждённые листья частично восстанавливают свою функцию, они сильно деформированы и, как правило, недолговечны. В неблагоприятных условиях повреждённые листья темнеют, ткань отмирает. На гипокотиле образуются трещины и язвы, выпад сахарной свёклы возрастает [2, 3].
Продуктивность сахарной свёклы, повреждённой гербицидами — ингибиторами синтеза пигментов
Степень снижения массы у растений под влиянием стрессора является показателем устойчивости к нему растений [4]. Устойчивость сахарной свёклы к действию «Кал-листо», как и «Мерлина», зависит от фазы онтогенеза и погодных условий [3].
Наиболее чувствительны к гербицидам растения культуры в молодом возрасте, особенно в период формирования проростка. Так, в условиях оптимального роста и развития растений «Каллисто» в дозах от 1,0 до 6,0 % от нормы
100
I
1 60
*
^ 40
И
О
I 20
2
1
N
100
80
60
40
20
2
1
о 100
N
о
| 80
о *
* 60
40
£ 20
2
1
100
80
60
40
20
2
А
—"
1А
2А
1Б
Расход гербицида, % от полной нормы по каталогу
2Б
Масса (А) через 12 дней и густота стояния (Б) растений сахарной свёклы через 30 дней после обработки «Каллисто». Зависимости от дозы гербицида, фазы развития растений и погодных условий: 1 — обработано в фазе семядолей — 1-й пары настоящих листьев; 2 — в фазе 2 пар настоящих листьев. 1А, 1Б — в условиях достаточной влаги в период обработок; 2А, 2Б — в условиях сухой жаркой погоды в период обработок
50 САХАР № 10 • 2022
/
1
расхода на кукурузе сдерживал нарастание массы сахарной свёклы в фазе семядолей — 1-й пары настоящих листьев на 3—98 % в сравнении с контролем. При малых дозах препарата отмечали единичные выпады растений, а при наиболее высоких (из исследуемых) дозах гербицида выпад сахарной свёклы под действием «Калли-сто» увеличивался до 96 % (рис. 1А и 1Б). Токсичность «Каллисто» для растений сахарной свёклы в фазе 2 пар настоящих листьев была в 1,5—2,5 раза ниже, чем для растений в фазе семядолей — 1-й пары настоящих листьев. С увеличением дозы гербицида нарастание массы растений сахарной свёклы сдерживалось на 8—40 % от контроля, а выпад растений не превышал 18 % на наиболее высоких дозах «Каллисто» [3].
В засушливых условиях погоды токсичность «Каллисто» на растения сахарной свёклы возрастала в 1,3—1,6 раза, а выпад растений культуры увеличивался в 2—3 раза. При повреждении сахарной свёклы наиболее высокими дозами изреженность посева достигала 97-100 %.
Формирование урожая сахарной свёклы зависит от обратимости процессов торможения роста, сдерживаемого степенью токсикоза растений, скоростью дезактивации гербицида и погодными условиями. В соответствии с токсичностью препаратов снижается урожайность сахарной свёклы. В условиях достаточной влаги и оптимальной температуры воздуха растения сахарной свёклы, повреждённые «Каллисто» в фазе семядолей — 1-й пары настоящих листьев, в зависимости от исследуемой дозы гербицида снижали урожайность корнеплодов на 18—91 % в сравнении с контролем. В засушливых условиях погоды в связи с усиливающимся выпадом растений полная гибель
посева наступала при повреждении «Каллисто» в меньших дозах гербицида.
Растения сахарной свёклы в фазе 2 пар настоящих листьев менее чувствительны к действию «Каллисто». В благоприятных условиях с достаточным или избыточным количеством осадков в период адаптации сахарной свёклы к воздействию «Каллисто» отмечали стимуляцию роста растений на делянках с низкими дозами гербицида (1—3 % от нормы расхода на кукурузе). В засушливых условиях погоды эффект стимуляции роста растений культуры под действием меньших доз «Каллисто» не проявлялся.
По данным полевых испытаний, «Каллисто» был более токсичным для сахарной свёклы в фазе семядолей, чем «Мерлин», при условии нанесения повреждения в качестве примеси их в баке опрыскивателя. Токсичность гербицидов заметно снижается при обработке сахарной свёклы в фазе 2 пар настоящих листьев (табл. 1).
Гербициды — ингибиторы фермента ГФПД являются сильными
биологически активными веществами, которые могут в малых количествах оказывать повреждающее действие на чувствительные культуры, в том числе растения сахарной свёклы. Небольшие примеси «Каллисто» в растворе БЭОФ, 1,3 л/га вызывали синер-гический эффект усиления токсичности смеси на растения сахарной свёклы.
Например, раствор БЭОФ, 1,3 л/га, отличающийся низкой фитотоксичностью для растений культуры, в смеси с остатками раствора «Каллисто» снижал расчётный сбор сахара в корнеплодах в 2 раза больше, чем разведённый водой остаток раствора «Калли-сто» без БЭОФ. Остатки «Мерлина» в растворе БЭОФ проявляли меньшую токсичность для растений сахарной свёклы (табл. 2).
Заключение
Таким образом, результаты исследований свидетельствуют о необходимости тщательной промывки бака опрыскивателя после внесения гербицидов — ингибиторов фермента ГФПД при после-
Таблица 1. Влияние гербицидов — ингибиторов пигментов на урожайность
сахарной свёклы, т/га (2016—2018 гг.)
Вариант Расход от нормы на кукурузе по каталогу, %
2,0 3,0 4,0 5,0 6,0
Обработано в фазе семядолей — 1-й пары настоящих листьев
1. Контроль (без гербицидов) 44,8
2. «Каллисто» 42,6 37,8 18,6 4,8 0,0
3. «Мерлин» 44,4 42,0 28,0 16,2 13,8
Обработано в фазе 2 пар настоящих листьев
1. Контроль (без гербицидов) 44,8
2. «Каллисто» 46,0 45,8 32,7 27,6 25,9
3. «Мерлин» 43,9 42,2 37,8 32,0 21,6
НСР05 3,2
Таблица 2. Снижение продуктивности сахарной свёклы (% к контролю) в зависимости от фитотоксичности смеси БЭОФ, 1,3 л/га с остатками гербицидов — ингибиторов ГФПДв баке опрыскивателя. Гербициды вносили в фазе семядолей — 1-й пары настоящих листьев (2017—2019 гг.)
Гербициды, % от нормы расхода на кукурузе по каталогу В контроле абсолютные показатели продуктивности сахарной свёклы, т/га; %; т/га
Без применения БЭОФ (на фоне с ручной прополкой) С применением БЭОФ (с дополнительной ручной прополкой)
Урожайность Сахаристость Сбор сахара Урожайность Сахаристость Сбор сахара
1. Контроль с ручной прополкой 55,4 15,2 8,4
2. БЭОФ, 1,3 л/га (с дополнительной ручной прополкой) 0,5 0,7 1,0
3. «Мерлин», 2,0 % 8,9 2,6 11,1 11,8 3,3 14,6
4. «Каллисто», 2,0 % 6,4 3,3 9,2 16,4 3,3 19,0
5. «Мерлин», 3,0 % 10,4 3,3 13,2 18,6 4,6 22,1
6. «Каллисто», 3,0 % 16,6 4,6 20,2 38,0 7,3 42,4
НСР05, % 6,5 2,2 6,1 6,5 2,2 6,1
дующей обработке гербицидами группы бетаналов сахарной свёклы, так как смесь этих действующих веществ обладает сильным ингибирующим синергическим действием на рост и развитие культуры.
Список литературы
1. Дворянкин, Е.А. Методология оценки повреждений сахарной свёклы токсичными гербицидами, применяемыми на других культурах / Е.А. Дворянкин // Сахар. — 2019. - № 12. - С. 32-35.
2. Дворянкин, Е.А. Признаки повреждения сахарной свёклы примесями гербицидов «Каллисто» и «Мерлин» / Е.А. Дворянкин // Сахар. - 2022. - № 2. - С. 48-51.
3. Дворянкин, Е.А. Влияние гербицида «Каллисто» и его примесей в растворе «Бетанала Эксперт ОФ» на продуктивность сахарной свёклы в условиях Центрально-
Чернозёмного региона / Е.А. Дворянкин // Агрохимия. - 2021. -№ 10. - С. 22-28.
4. Дворянкин, Е.А. Продуктивность сахарной свёклы, повреждённой гербицидами гормонопо-
добного действия в сублетальных и изреживающих посев дозах / Е.А. Дворянкин // Агрохимия. — 2021. - № 1. - С. 49-54.
5. Кошкин, Е.И. Патофизиология сельскохозяйственных культур / Е.И. Кошкин — М. : Проспект, 2016. - 359 с.
6. Куликова, Н.А. Гербициды и экологические аспекты их применения / Н.А. Куликова, Г.Ф. Лебедева. - М. : Книжный дом «Либро-ком», 2010. - 152 с.
7. Лебедев, С.И. Физиология растений / С.И. Лебедев. - М. : Колос, 1982. - 464 с.
8. Миренков, Ю.А. Химические средства защиты растений / Ю.А. Миренков, П.А. Саскевич, С.В. Сорока. - Несвиж, 2011. -380 с.
9. Спиридонов, Ю.Я. Современные проблемы изучения гербицидов (2006-2008) / Ю.Я. Спиридонов, С.Г. Жемчужин // Агрохимия. - 2010. - № 7. - С. 73-91.
10. Федтке, К. Биохимия и физиология действия гербицидов / К. Федтке. - М. : Агропромиздат, 1985. - 222 с.
Аннотация. Проведены полевые испытания действия сублетальных и изреживающих посев доз гербицидов - ингибиторов фермента ГФПД на растения сахарной свёклы в зависимости от фазы развития культуры и погодных условий. Описаны характерные симптомы повреждения гербицидами сахарной свёклы на ранних стадиях развития. Гербициды «Каллисто» и «Мерлин» в малых дозах активно подавляли нарастание массы, изреживали посев, снижали продуктивные показатели сахарной свёклы. Показано, что примеси гербицидов - ингибиторов ГФПД в растворе БЭОФ, 1,3 л/га вызывали синергический эффект усиления негативного воздействия смеси гербицидов на растения сахарной свёклы. Ключевые слова: сахарная свёкла, гербициды, фитотоксичность, факторы среды, продуктивность.
Summary. Field trials testing effect of sublethal and reducing plant density doses of herbicides - inhibitors of GFPD enzyme on sugar beet plants depending on the crop development stage and weather conditions have been conducted. Characteristic symptoms of sugar beet damage by herbicides at early development stages are described. Herbicides «Kallisto» and «Merlin» in small doses actively inhibited mass increase, reduced plant density, and decreased sugar beet productivity indices. It has been shown that admixtures of herbicides - inhibitors of GFPD in solution of Betanal Expert OF (1.3 l/ha) cause a synergetic effect enhancing negative influence of the herbicides' mixture on sugar beet plants.
Keywords: sugar beet, herbicides, phytotoxicity, environment factors, productivity.
