CC BY
9
УДК 631.8:632.954
ВЛИЯНИЕ ДЛИТЕЛЬНОГО ПРИМЕНЕНИЯ УДОБРЕНИЙ НА ПОВЕДЕНИЕ ГЕРБИЦИДА 2,4-Д
А.В. Калинин (научный руководитель - Р.Ф. Байбеков, д.с.-х.н.)
РГАУ-МСХА имени К.А. Тимирязева, e-mail: [email protected]
В статье рассмотрена деструктивная способность почв двух типов по отношению к гербициду 2,4-Д при применении различных схем органических и минеральных удобрений. Для исследования использована 2,4-Д аминная соль, меченная изотопом 14С по карбоксильной группе. Проведено сравнение скорости разложения, а также степени связывания 2,4-Д почвами двух типов.
Установлено, что наиболее оптимальные условия для деструкции гербицида 2,4-Д на дерново-подзолистой почве складываются при внесении полуторной дозы минеральных удобрений на фоне навоза (N255P135K405 + навоз, 40 т/га). Медленнее гербицид разлагался в почве варианта с тройной дозой минеральных удобрений без навоза (N510P270K810).
Влияние применения удобрений на разложение 2,4-Д в выщелоченном черноземе не так выражено, как на дерново-подзолистой почве. Однако применение одной дозы минеральных удобрений совместно с высокой дозы органических (N90P120K90 + навоз, 40 т/га) ускоряет процесс разложения гербицида на выщелоченном черноземе.
Ключевые слова: гербициды, удобрения, почва, миграция.
INFLUENCE OF LONG-TERM APPLICATION OF FERTILIZERS ON 2,4-D HERBICIDE ACTIVITY
A.V. Kalinin (scientific supervisor - Dr. Sci. R.F. Baybekov)
Russian Timiryazev State Agrarian University, e-mail: [email protected]
In the article is considered two types of soils destructive ability to 2,4-D herbicide with the application of different schemes of organic and mineral fertilizers. The studies were carried out using carboxyl 14C-labeled 2,4-D amine salt. The decomposition rate, as well as the degree of binding of 2,4-D in soils of two types are compared.
According to the study, the most optimal conditions for the decomposition of the 2,4-D herbicide on soddy-podzolic soil are achieved in applying a one and half dose of mineral fertilizers and manure (N255P135K405 + manure 40 t/ha). The slowest rate of the herbicide decomposition was observed in the variant with a triple dose of mineral fertilizers without manure (N510P270K810).
The effect of the fertilizer applications on the rate of 2,4-D decomposition in chernozem leached soil is not as noticeable as in soddy-podzolic soil. However, the application of a single dose of mineral fertilizers with a high dose of organic (N90P120K90 + manure 40 t/ha) on chernozem leached soil was accelerated the decomposition of the herbicide.
Keywords: herbicides, fertilizers, soil, migration.
Почва - один из наиболее важных объектов окружающей среды. Она образует особую биогеохимическую оболочку земного шара и вместе с населяющими ее организмами почва служит биологическим адсорбентом и нейтрализатором самых разнообразных органических соединений, в том числе пестицидов. Однако постоянное увеличение ассортимента соединений различной химической природы, применяемых в сельском хозяйстве, нарушает жизнедеятельность почвенных микроорганизмов, что в свою очередь, отрицательно влияет на способность к самоочищению (экологические функции) почв.
Цель исследования - изучение деструктивной способности различных типов почв по отношению к гербициду 2,4-Д (аминная соль 2,4-дихлорфеноксиуксусной кислоты) на фоне применения различных доз удобрений.
Объекты и методы. Исследования проводились в 2007-2008 гг. В качестве объектов исследований были выбраны длительные стационарные опыты в разных почвенно-климатических зонах страны.
1). Почва дерново-подзолистая на покровном суглинке Долгопрудной агрохимической опытной станции (ДАОС) Московской области. Исходная агрохимическая характеристика пахотного горизонта: гумус 1,8-1,9% (по Тюрину); рНксг 5-5,5; Нг 1,43,5 мг-экв/100 г почвы (по Каппену); подвижный фосфор 80-130 мг/кг почвы (по Кирсанову); обменный калий 100-105 мг/кг почвы (по Масловой).
Исследуемые варианты: 1. Контроль (без удобрений); 2. Навоз, 40 т/га; 3. К255Р135Кю5 (полуторная доза минеральных удобрений); 4. К255Р135Кю5 + навоз, 40 т/га (полуторная доза минеральных удобрений с навозом); 5. К340РшК540 (двойная доза ми-
неральных удобрений); 6. Кз4оР18оК54о + навоз, 40 т/га (двойная доза минеральных удобрений с навозом); 7. К51оР27оК§ю (тройная доза минеральных удобрений); 8. К51оР27оК§ю + навоз, 4о т/га (тройная доза минеральных удобрений с навозом).
Дозы удобрений приведены в расчете на ротацию. Повторность вариантов - четырехкратная. Площадь опытной делянки 42 м2, учетной - 2о м2.
2). Почва - чернозем выщелоченный малогу-мусный, среднемощный, тяжелосуглинистый на тяжелом лессовидном суглинке со стационарных опытов Всероссийского научно-исследовательского института сахарной свеклы (Воронежская область). Исходная агрохимическая характеристика пахотного горизонта: гумус 4,9-5,6%, рНн2о 6,3-6,9; рНксг 5,2-6,2; Нг 2,4-3,4 мг-экв/1оо г почвы; степень насыщенности основаниями 91-94%; подвижный фосфор 84-Ю9 мг/кг почвы (по Чирикову); обменный калий 88-111 мг/кг почвы (по Чирикову).
Изучаемые варианты: 1. Контроль (без удобрений); 2. ^оРш^о + навоз, 5о т/га (повышенная доза органических удобрений); 3. КшР24оКш + навоз, 25 т/га (двойная доза минеральных удобрений); 4. ^7оРз6оК27о + навоз, 25 т/га (тройная доза минеральных удобрений); 5. КзооРзооКзоо + навоз, 5о т/га; 6. Кз8оРз8оКз8о (минеральная система питания).
Дозы удобрений приведены в расчете на ротацию. Площадь опытной делянки 2оо м2, учетной -5о м2. Повторность трехкратная. Минеральные удобрения, используемые в опыте: аммиачная селитра, простой и двойной суперфосфат, смешанная зо-4о% калийная соль.
Фенилоксикарбоновые кислоты, их соли и эфи-ры - класс гербицидов, широко применяющихся в сельском хозяйстве для защиты зерновых культур от сорных растений. Несмотря на то, что 2,4-Д и его производные не относятся к почвенным гербицидам, значительная часть препарата может попадать в почву непосредственно при опрыскивании, в результате смыва с растений, а также с отмершими растительными остатками. Поэтому для изучения влияния длительного применения удобрений на деструкционную способность почв по отношению к пестицидам мы использовали гербицид 2,4-Д (аминная соль 2,4-дихлофеноксиуксусной кислоты), меченный изотопом 14С в карбоксильной группе. Навески почв 15 г обрабатывали з,з мл раствором аминной соли 14С-2,4-Д, тщательно перемешивали и помещали в пластмассовые емкости для измерения на счетчике «Бета». Содержание в з,з мл раствора: 14С - о,264 МБк, основного вещества составило 5о мкг/15 г почвы, что соответствует дозе препарата 1о кг/га. Меченый углерод карбоксильной группы при трансформации 14С-2,4-Д выделяется в виде 14С02, поэтому образцы помещали в герметичную камеру для улавливания углекислоты. Контрольные измерения на счетчике «Бета» проводили
через 1, 5, 7, 9, 12, 16, 20, 26, 30, 45, 60 суток непосредственно в образцах почвы. Количество 2,4-Д измеряли по активности 14С меченого углерода. После 60-суточного измерения определяли остаточное количество 2,4-Д, перешедшее в солевую вытяжку (1Н KCl) [1-3].
Результаты полевых и лабораторных анализов подвергали математической обработке методом дисперсионного анализа [4].
Результаты исследований. Динамика разложения гербицида 2,4-Д в разноудобренных почвах подзолистого и черноземного типов представлена в таблицах 1 и 2.
В дерново-подзолистой почве разложение 2,4-Д шло интенсивнее, чем в выщелоченном черноземе. На начальных стадиях оно было быстрее, чем в контроле, затем после двухнедельной инкубации -в варианте с полуторной дозой минеральных удобрений с навозом (N255P135K405 + навоз, 40 т/га). Медленнее всего 2,4-Д разрушался в варианте с минеральной системой питания (N510P270K810).
Максимальная скорость разложения 2,4-Д на начальном этапе в черноземе наблюдалась в контрольном варианте. Позднее с контролем сравнялся вариант с двойной дозой NPK на фоне умеренной нормы навоза (N180P240K180 + навоз, 25 т/га). Применение высокой нормы навоза совместно с одинарной дозой минеральных удобрений (N90P180K90 + навоз, 50 т/га) несколько ускоряло процесс разложения гербицида. В остальных вариантах опыта с черноземом различия в скорости разложении 2,4-Д несущественны.
Уменьшение содержания гербицида 2,4-Д на обоих типах почв наблюдалось почти сразу же после внесения его в почву (примерно через 12 часов), что фактически свидетельствует об отсутствии лаг-периода. Это свойственно почвам, на которых ранее уже применяли гербицид 2,4-Д, так как в них уже сформировалась микрофлора, способная к разложению гербицида сразу же после его попадания в почву.
В целом на черноземе удобрения в меньшей степени влияют на скорость разложения 2,4-Д, чем в дерново-подзолистой почве. Именно на дерново-подзолистой почве ДАОС более четко просматривается зависимость скорости разложения гербицида 2,4-Д от уровня применения удобрений. Оптимальной дозой, при которой происходит наиболее быстрое разложение 2,4-Д, была полуторная доза NPK на фоне навоза (N255P135K405 + навоз, 40 т/га), время полуразложения 10 суток. Максимальная доза минеральных удобрений (N510P270K810) без навоза, напротив, снижала скорость разложения гербицида, время полуразложения 25-27 суток. В черноземе не выявлены существенные различия по вариантам опыта сразличным уровнем применения удобрений в разложении 2,4-Д, исключение составляют почвы в контроле и варианта (N180P240K180 + навоз 25 т/га), в которых отмечено ускорение разложения гербицида.
2. Динамика разложения гербицида 2,4-Д в черноземе ВНИИ сахарной свеклы,
% от внесенного количества 14С-2,4-Д
1. Динамика разложения гербицида 2,4-Д в дерново-подзолистой почве ДАОС, _% от внесенного количества 14С-2,4-Д_
Вариант Время инкубации, сутки Вытеснено 1н KCl Прочно сорбированный остаток
1 5 7 9 12 16 20 26 30 45 60
Контроль 96,83 87,50 74,24 57,78 52,78 48,96 37,68 33,96 29,38 27,35 24,40 16,41 6,23
N255P135K405 + 40 т/га навоза 97,82 86,20 77,13 63,83 48,48 48,22 35,49 31,62 27,53 24,15 19,50 19,78 0,27
N255P135K405 99,57 95,07 90,53 86,37 76,43 76,33 58,40 51,34 46,75 41,26 37,29 32,37 4,92
Вариант Время инкубации, сутки Вытеснено Прочно сорбиро-
1 5 7 9 12 16 20 26 30 45 60 1н KCl ванный остаток
Контроль 93,79 84,92 80,45 75,03 66,61 64,88 52,19 45,87 44,76 42,66 40,73 26,48 14,25
Ы90РтК90 + 50 89,21 82,25 77,03 71,84 68,12 67,18 54,66 49,13 49,02 42,36 40,00 31,72 8,27
т/га навоза
МшР240Кш + 99,22 88,93 86,77 81,91 72,64 71,17 59,24 49,40 48,22 44,38 40,17 26,50 13,67
25 т/га навоза
№70Р360К270 + 96,59 86,49 83,64 79,45 73,26 73,23 61,16 56,71 51,29 47,81 40,85 17,79 23,05
25 т/га навоза
^00Р300К300 + 93,49 86,42 85,65 76,78 72,88 72,07 71,62 54,10 52,64 49,47 43,61 30,44 13,17
50 т/га навоза
^80Р380К380 99,91 89,41 87,64 83,64 77,47 77,18 63,26 56,05 54,36 52,80 42,62 24,93 17,72
По данным Г.Ф. Лебедевой с соавторами [3], поведение гербицида 2,4-Д в почве во многом определяется его сорбцией на почвенных частицах. От процесса сорбции зависят как биологическая активность гербицида, так и время его разрушения вследствие химических реакций и под воздействием микроорганизмов. Также на величину сорбции гербицидов оказывает влияние содержание и состав органического вещества, гранулометрический и минералогические составы, рН и другие параметры почвенного плодородия [2].
Выщелоченный чернозем сорбировал большее количество 2,4-Д по сравнению с дерново-подзолистой почвой (табл. 1 и 2).
В целом после 60 суток инкубации в черноземе содержалось от 40 до 43,61% гербицида, в то время как в дерново-подзолистой почве - от 19,08 до 37,29%. По-видимому, причиной отсутствия различий в скорости и степени разложения гербицида по вариантам опыта с черноземом является его активная сорбция 2,4-Д.
Сравнительное изучение сорбции гербицидов глинами и органическим веществом, проведенное другими исследователями [3], показало, что многие гербициды, в том числе 2,4-Д, имеют большее
сродство с органическим веществом, чем с глинистыми минералами. Количество прочносвязанного 2,4-Д, остающегося в черноземе после обработки 1н КС1, в среднем в 3 раза превышает количество гербицида на дерново-подзолистой почве ДАОС.
Гербицид 2,4-Д, попав в черноземную почву, богатую органическим веществом, сильнее сорбировался ею. С одной стороны, это можно считать положительным фактом, так как гербицид, а также продукты его разложения медленнее разрушаются, становясь менее доступными микроорганизмам, слабее поступают в растения (через корни), с другой - это приводит к более длительному сохранению гербицида и его остатков в почве с большим содержанием гумуса.
Таким образом, влияние применения удобрений на скорость разложения 2,4-Д определяется двумя основными факторами: биологической активностью почвы (ускорение разложения) и сорбционными взаимодействиями минеральной и органической части почвы, как с гербицидом, так и с удобрениями (замедление разложения). В целом на выщелоченном черноземе удобрения в меньшей степени влияли на скорость разложения гербицида, чем в дерново-подзолистой почве.
Литература
1. Ганжара Н.Ф., Борисов Б.А., Байбеков Р.Ф. Практикум по почвоведению. - М.: Изд-во РГАУ-МСХА, 2012. - 272 с.
2. Воробьева Л.А. Теория и методы химического анализа почв. - М.: Издательство МГУ, 1995. - 136 с.
3. Лебедева Г.Ф., Куликова Н.А., Холодов В.А. Загрязнение почв гербицидами / В книге Деградация и охрана почв / Под общей ред. акад. РАН Г.В. Добровольского. - М.: Изд-во МГУ, 2002. - 654 с.
4. Доспехов Б.А. Методика полевого опыта (с основами статистической обработки результатов исследования). -М.: Колос, 1979. - 415 с.
