CC BY
145
СОДЕРЖАНИЕ ТЯЖЕЛЫХ МЕТАЛЛОВ И ОСТАТОЧНОГО КОЛИЧЕСТВА ПЕСТИЦИДОВ
В РАСТЕНИЕВОДЧЕСКОЙ ПРОДУКЦИИ
И.А. Соколова, Н.В. Беседин, А.А. Белкин, М.Н. Котельникова
Аннотация. В статье представлены результаты анализа зерна озимой пшеницы на содержание тяжелых металлов и остаточного количества гербицидов, применяемых в опыте.
Ключевые слова: зерно, гербициды, тяжелые металлы, пламенная абсорбция, спектрометр «Квант-2А», хроматография.
Основная задача сельского хозяйства состоит в получении высококачественной экологически чистой продукции растениеводства и животноводства. Продовольственная безопасность - это не только достаточное количество продуктов питания, но и их высокое качество. Зерно и продукты его переработки играют решающую роль в создании продовольственного и фуражного фондов страны. Высокая питательность, транспортабельность и возможность длительного хранения выгодно отличают зерно от других видов сельскохозяйственного сырья.
Озимая пшеница является одной из самых распространенных важнейших продовольственных культур на земном шаре, ценность зерна которой определяется высоким содержанием белка, жира, углеводов и т.д.
Стремление повысить продуктивность возделываемых культур без надлежащего учета природоохранных требований привело к необоснованному увеличению объемов применения минеральных удобрений (преимущественно азотных), пестицидов и мелиорантов.
При экспертизе пищевой продукции большое внимание уделяется определению остаточных количеств минеральных удобрений, средств защиты растений и т.д. К показателям безопасности относят содержание токсичных элементов, микотоксинов и пестицидов, вредных примесей и радионуклидов, которое не должно превышать допустимых уровней согласно СанПиН.
В связи с высокой засоренностью полей современные сельхозпроизводители не в состоянии обеспечить благоприятную фитосанитарную обстановку посевов с помощью одних агротехнических мероприятий, поэтому применение химических препаратов в комплексе с другими методами защиты растений еще занимает основное место при возделывании многих сельскохозяйственных культур, в том числе и озимой пшеницы.
В настоящее время для каждой культуры сложился определенный ассортимент гербицидов, который позволяет существенно уменьшить засоренность посевов, снизив тем самым потери урожая. Но основная цель растениеводства не только получение высоких урожаев, но и высококачественной продукции.
При применении гербицидов следует учитывать их негативное влияние на процессы обмена веществ культурных компонентов ценоза (загрязнение окружающей среды остаточными количествами пестицидов и их метаболитами, что в итоге отражается на качестве выращенного зерна).
Среди загрязняющих веществ по масштабам загрязнения и воздействия на биологические объекты особое место занимают тяжелые металлы. Источником их являются минеральные удобрения, пестициды, известковые материалы, орошение сточными водами. Накапливаясь в почве в опасных концентрациях, они негативно влияют на жизнедеятельность почвенной биоты, загрязняют сельскохозяйственную продукцию.
К тяжелым металлам относится более 40 химических элементов периодической системы Д.И. Менделеева, масса атомов которых составляет свыше 50 атомных единиц. Эта группа элементов активно участвует в биологических процессах, входя в состав многих ферментов, так называемые микроэлементы. При повышении уровня ПДК и накоплении данных элементов в почве, воде, воздухе, растениях проявляются их токсические свойства. В таких случаях применяют понятие «тяжелые металлы».
Миграция тяжелых металлов в агроэкосистемах определяется их химическими свойствами, почвенными условиями и биологическими особенностями растений. Параметры, которые определяют величину перехода тяжелых металлов из почвы:
- исходное валовое содержание химического элемента в почве;
- подвижная доля элементов в почве;
- поглотительная способность почвы, содержание илистой фракции;
- кислотность и буферная способность почвы, окислительно-восстановительный потенциал;
- устойчивость микроорганизмов почвы по отношению к концентрации химического элемента в почве;
- длительность взаимодействия химических элементов с почвой;
- вид растения, сорт, фаза развития;
- толерантность растений к избытку тяжелых металлов в почве;
- свойства химических элементов (атомный номер, заряд ядра, атомная масса, радиус атома, радиус иона, потенциал ионизации, поляризуемость и т. п. [1.-С. 108-115].
Кадмий и свинец относятся к группе приоритетных загрязнителей почв и продукции растениеводства. Опасность для живых организмов обусловлена тем, что эти элементы имеют тенденцию к биоаккумулированию, т.е. накоплению их в биологическом организме [2.-С.1-2]. Накопление этих элементов в организме человека приводит к возникновению хронических заболеваний органов дыхания, опорно-двигательного аппарата, сердечно-сосудистой системы. Предельно допустимые концентрации в зерне, мг/кг: для кадмия - 0,1 (детское питание - 0,03); для свинца - 0,5 (детское питание
- 0,1).
При проведении опыта наряду с другими исследованиями мы определяли влияние гербицидов на содержание тяжелых металлов и остаточного количества пестицидов в зерне озимой пшеницы при разных способах обработки почвы.
Полевой опыт проводили с 2009 по 2011 год на опытном поле кафедры почвоведения, агрохимии и земледелия ФГБОУ вПо «Курская ГСХА».
Почва опытного участка темно-серая лесная слабо-оподзоленная, среднесуглинистого гранулометрического состава с пылевато-комковатой структурой, с содержанием гумуса 2,43 %, рН солевой вытяжки 4,8, содержание подвижного фосфора и обменного калия соответственно 17,7 и 14,6 мг/100г почвы, степень насыщенности основаниями около 64-75 %.
Схема опыта:
Опыт двухфакторный по схеме 2х5х3. Опыт включал две градации фактора А (способы основной обработки почвы) и пять градаций фактора В (гербициды). ФАКТОР А - Способы основной обработки почвы:
1. Вспашка на глубину 20-22 см.
2. Мелкая мульчирующая обработка на 10-12 см. ФАКТОР В - гербициды
1. Без применения гербицидов
2. Гранстар Про, ВДГ (750 г/кг Трибенурон-метил)
- 10 г/га + Тренд - 0,2 л/га
3. Калибр, ВДГ (500 + 250 г/кг Тифенсульфурон-метил + Трибенурон-метил) - 50г/га + Тренд - 0,2 л/га.
4. Фенизан, ВР (360 г/л Дикамбы + 22,2 г/л Хлорсульфурона) - 0,2 л/га.
5. Ковбой Супер, ВГР (Дикамба + Хлорсульфурон, 298 + 17,5 г/л) - 0,2 л/га.
Размещение делянок систематическое, повторность трехкратная. Размер посевной делянки
11,0х17,0= 187 м2; учетная 6,0х13,7=68,5 м2.
Технология возделывания в опыте - общепринятая для Центрально-Черноземного региона. Сорт озимой пшеницы - Московская 39.
Определение тяжелых металлов проводили методом пламенной абсорбции на атомно-абсорбционном спектральном спектрометре «Квант-2А», а остаточные количества пестицидов определяли методом высокоэффективной жидкостной хроматографии и методом газовой хроматографии.
Характеристика гербицидов применяемых в опыте
Гранстар Про, ВДГ - системный гербицид, предназначенный для уничтожения широкого спектра двудольных сорняков в посевах зерновых культур. Действующее вещество - трибенурон - метил; концентрация - 750 г/кг; препаративная форма - водно-дисперсионные гранулы, полученные методом экструзии.
Преимущества препарата Гранстар Про, ВДГ:
- профессиональный и надежный контроль широкого спектра двудольных сорняков;
- высокая селективность к обрабатываемой культуре;
- широкий диапазон сроков применения;
- разрешен для наземных обработок и авиаприменения;
- безопасен для любых последующих культур севооборота.
Механизм действия:
- блокирует в чувствительных растениях фермент ацетолактатсинтезу, участвующий в синтезе незаменимых аминокислот;
- поглощается через листья, стебли и корни и далее легко перемещается в сорняках к точкам роста;
- подавление фермента приводит к быстрой остановке деления клеток, а затем и гибели растений. У чувствительных сорняков рост прекращается через несколько часов после обработки, а хлороз и некроз появляется через несколько дней и затем сорняки погибают.
Норма расхода препарата в посевах зерновых культур - 10-15 г/га [3.-С.241].
Калибр, ВДГ - системный гербицид для послевсхо-дового контроля однолетних и многолетних двудольных сорняков. Действующее вещество - 500 г/кг ти-фенсульфурон-метил и 250 г/кг трибенурон-метил. Препаративная форма - водно-дисперсионные гранулы.
Преимущества препарата Калибр, ВДГ:
- тотальный контроль всего спектра двудольных сорняков, включая злостные и трудноискоренимые (подмаренник, вьюнок, василек, амброзия и др.);
- идеальное решение при высокой засоренности посевов;
- высокая биологическая эффективность даже в экстремальных погодных условиях благодаря внешнему адъюванту;
- широкий диапазон сроков применения;
- безопасен как для обрабатываемой культуры, так и для любых последующих культур севооборота.
После обработки действующие вещества препарата быстро проникают в листья и перемещаются по растениям к точкам роста. Уже через два часа у чувствительных сорняков прекращается деление клеток, они больше не конкурируют с культурными растениями в потреблении влаги и минеральных веществ. Видовые симптомы действия гербицида (остановка роста, хлорозы, некрозы) появляются через 5-10 дней.
Норма расхода препарата в посевах зерновых культур - 30-50 г/га [3.-С.238].
Фенизан, ВР - послевсходовый гербицид для борьбы с однолетними двудольными, в том числе устойчивыми к 2,4-Д и МЦПА, и некоторыми многолетними двудольными сорняками на посевах зерновых культур. Действующее вещество - 360 г/л дикамбы кислоты и 22,2 г/л хлорсульфурона кислоты. Препаративная форма - водный раствор.
Преимущества препарата Фенизан, ВР:
- синергизм двух действующих веществ обеспечивает максимальную эффективность при низких нормах расхода препарата;
- 100%-ная эффективность в борьбе с наиболее распространенными сорняками и максимальная защита от вьюнка полевого, бодяка, подмаренника цепкого и др.;
- более длительный период эффективного применения: от фазы кущения до фазы выхода в трубку ( 1 - 2 междоузлия). Защитное действие вплоть до уборки урожая;
- не имеет ограничений по севообороту;
- рекомендован для осенней обработки;
- применение в баковой смеси с противозлаковыми гербицидами максимально расширяет спектр подавляемых сорняков.
Дикамба влияет на ростовые процессы чувствительных сорных растений. Хлорсульфурон действует на ацетолактатсинтазу - фермент, ответственный за синтез аминокислот.
Норма расхода препарата в посевах зерновых культур - 0,14-0,20 л/га [3.-С.200].
Ковбой-супер, ВГР - послевсходовый гербицид для борьбы с однолетними двудольными, в том числе устойчивыми к 2,4-Д и МЦПА, и некоторыми многолетними двудольными сорняками на посевах зерновых культур. Действующее вещество - 298 г/л дикамбы кислоты и 17,5 г/л хлорсульфурона кислоты. Препаративная форма - водно-гликолевый раствор.
Преимущества препарата Ковбой-супер, ВР:
- синергизм двух действующих веществ обеспечивает максимальную эффективность при низких нормах расхода препарата;
- 100%-ная эффективность в борьбе с наиболее распространенными сорняками и максимальная защита от вьюнка полевого, бодяка, подмаренника цепкого и др.;
- более длительный период эффективного применения: от фазы кущения до фазы выхода в трубку ( 1 - 2 междоузлия). Защитное действие вплоть до уборки урожая;
- не имеет ограничений по севообороту;
- рекомендован для осенней обработки.
Действующие вещества, проникая в сорное растение через листья, быстро перемешаются к точкам роста и останавливают деление клеток. Дождь, прошедший через несколько часов после обработки, не снижает ее эффективности, так как препарат уже полностью про -никает в растение.
Таблица 1 - Влияние листовых гербицидов и способов основной обработки почвы на накопление тяжелых металлов в зерне озимой пшеницы, (2009-2011 гг.)______________________________________________________________
Варианты Свинец, мг/кг Остаточные количества пестицидов, мг/кг
1. Вспашка (контроль) 0,08 -
2. Вспашка, Гранстар Про (10 г/га) + Тренд 0,2 (л/га) 0,093 -
3. Вспашка, Калибр (50 г/га) + Тренд (0,2 л/га) 0,091 -
4. Вспашка, Фенизан(0,2 л/га) 0,20 0,0001
5. Вспашка, Ковбой Супер (0,2 л/га) 0,20 0,00009
6. Мелкая мульчирующая, Гранстар Про (10 г/га) + Тренд (0,2 л/га) 0,114 -
7. Мелкая мульчирующая, Калибр (50 г/га) + Тренд (0,2 л/га) 0,097 -
8. Мелкая мульчирующая, Фенизан (0,2 л/га) 0,16 0,001
9. Мелкая мульчирующая, Ковбой Супер (0,2 л/га) 0,17 0,001
Норма 0,5 -
Примечание: Кадмий, ртуть и мышьяк в зерне озимой пшенице отсутствовали.
Видимый эффект действия гербицида заметен не сразу: при благоприятных погодных условиях - через 1 - 2 недели после опрыскивания, в случае похолодания или засухи - через 2-3 недели. Сорняки приобретают желтую и красную окраску. Норма расхода препарата в посевах зерновых культур - 0,15-0,20 л/га [3.-С.200].
Наибольшее количество свинца (0,2 мг/кг) отмечалось на 4 и 5 вариантах опыта, где применяли гербициды Фенизан и Ковбой Супер по вспашке, но это количество не превышает допустимые пределы.
Остаточное количество препарата также отмечено на вариантах, где применялись Фенизан и Ковбой Супер (варианты 4,5,8,9). На этих вариантах наблюдалось накопление химического вещества «хлорсульфурон» в пределах допустимых концентраций. Отметим, что по вспашке (варианты 4 и 5) остаточное количество гербицидов ниже, чем на вариантах 8 и 9 (мульчирующая обработка).
Таким образом, анализируя данные таблицы 1 по содержанию остаточного количества пестицидов и тяжелых металлов в зерне озимой пшеницы, можно сделать заключение, что количество этих веществ в получаемой продукции не превышает предельно допустимых концентраций, что дает возможность рекомендовать их к применению при возделывании озимой пшеницы.
Список использованных источников
1 Обухов А.И., Плеханова И.О. Детоксикация дерновоподзолистых почв, загрезненых тяжелыми металлами: теоретические и практические аспекты // Агрохимия. - 1995. - №2. -С. 108-115.
2 О возможности чернозема выщелоченного Кубани
инактивировать особо опасные тяжелые металлы / Н.Г. Гайдукова, Н.А. Кошеленко, И.И. Сидорова, И.В. Шабанова// Научный журнал КубГАУ. - 2010. - №61(07). -
http://ej.kubagro.ru/2010/07/pdf/04.pdf
3 Государственный каталог пестицидов и агрохимикатов, разрешенных к применению на территории Российской Федерации, 2009 год.
Информация об авторах
Соколова Ирина Александровна, кандидат сельскохозяйственных наук, ФГБОУ ВПО «Курский государственный университет», e-mail: irinka040475@mail.ru
Беседин Николай Васильевич, доктор сельскохозяйственных наук, профессор, заведующий кафедрой почвоведения, агрохимии и земледелия ФГБОУ ВПО «Курская ГСХА».
Белкин Александр Александрович, кандидат сельскохозяйственных наук.
Котельникова Марина Николаевна, ФГБОУ ВПО «Курская ГСХА».
