CC BY
17
ЭКОЛОГИЯ
УДК 595.423:595.713:631.82
ВЛИЯНИЕ СРЕДСТВ ЗАЩИТЫ РАСТЕНИЙ НА КОМПЛЕКС НОГОХВОСТОК ЧЕРНОЗЕМА ОБЫКНОВЕННОГО НИЖНЕГО ДОНА. Ч. I
© 2006 г. А.А. Казадаев, А.М. Кременица, Е.И. Симонович
In this paper we present the data for the affect on the plant protection facilities over the
Collembola species composition in the ordinary chernozem horizonse of Lower Don, as well.
В настоящее время основным методом борьбы с почвенными вредителями является химический. Это объясняется простотой и эффективностью его применения, быстрой экономической отдачей. Однако вредители, обитающие в почве, трудно поддаются уничтожению пестицидами. В большинстве случаев только незначительная часть применяемых препаратов достигает целевых объектов. Остальные попадают в окружающую среду и создают соответствующие эколого-гигиенические проблемы.
Для борьбы с проволочником и другими почвенными вредителями в послевоенные годы XX в. широко применялось сплошное внесение в почву гексахлорциклогексана (ГХЦГ). Рекомендовалось внесение до 400 кг/га 12%-го дуста ГХЦГ [1]. Сплошное внесение больших доз 12%-го дуста ГХЦГ и других высокотоксичных инсектицидов, несмотря на эффективность, было экономически нецелесообразно, так как вело к уничтожению полезных организмов и сильному загрязнению почвы ГХЦГ.
В начале 50-х гг. XX в. на кафедре зоологии беспозвоночных Ростовского университета под руководством проф. Б.В. Добровольского [2-4] были начаты работы по усовершенствованию методов борьбы с почвенными вредителями. Наблюдения показали, что личинки щелкунов, чернотелок и пластинчатоусых совершают интенсивные весенне-осенние горизонтальные миграции. Это послужило экологической основой для разработки механизированного метода ленточного внесения 12%-го дуста ГХЦГ, а затем и ленточного внесения гранулированного 2%-го гамма-изомера ГХЦГ. Препарат, внесенный в почву во время сева, показал высокую эффективность в борьбе с проволочниками. Внедрение метода позволило уменьшить расход инсектицида более чем в 30 раз. Возросла экономическая эффективность обработок, улучшились санитарно-гигиенические условия труда [5, 6].
В настоящее время ленточное внесение инсектицидов в почву и обработка семян являются основными мероприятиями в борьбе с почвооби-тающими вредителями.
Использование в нашей стране однотипных инсектицидов системного действия в итоге привело не к сокращению численности почвообитающих
фитофагов, а к возникновению проблем, связанных со снижением показателей плодородия, загрязнением почвы и продуктов питания.
Из пестицидов самыми стойкими являются хлорорганические препараты (ХОП). Наиболее часто встречаются изомеры ГХЦГ, метаболиты ДДТ (ДДЕ, ДДД), которые длительное время (от 1,5 до 10 лет) могут сохранять биологическую активность. Персистентность ДДТ в почве Ростовской области можно оценить не менее чем в 20 лет. Основной вклад в сумму ХОП вносят изомеры ГХЦГ, внесение которых в почву даже в небольших количествах вызывает ряд нежелательных явлений, прежде всего связанных с их накоплением в почве. Установлено, что до 90 % гамма-изомера ГХЦГ концентрируется в слое почвы 0-10 см [7, 8]. Через два года после внесения его обнаруживали в почве на посевах кукурузы, свеклы в количестве 1,4-1,6 мг/кг. Отмечалось повышенная степень транслокации гамма-изомера ГХЦГ в листьях и стеблях кукурузы.
ГХЦГ с 1987 г. должен был применяться ограниченно, с 1992 г. разрешено применение только его остатков, а в 1995 г. использование препарата в сельском хозяйстве было запрещено. Однако следовали этому не везде. В результате в речной воде (р. Дон в нижнем течении) во всех пробах обнаруживали изомеры ГХЦГ и метаболиты ДДТ. Весной 1996 г. наблюдалось увеличение содержания ХОП в донных отложениях по сравнению с данными 1993 г. в 2,4 раза, что опасно для гидробионтов, особенно для рыб и раков [9].
Основной причиной загрязнения продукции остатками ГХЦГ и его метаболитов являлось применение препаратов в больших количествах на протяжении ряда лет. В случае высокого их содержания в почве и в продуктах питания и кормах устанавливается превышающий ПДК уровень хлорорганических пестицидов.
Регулярный характер загрязнения в донных отложениях р. Дон хлорор-ганческими пестицидами в количествах, превышающих ПДК, отмечен и в 2003 г. Так, среднее содержание хлорорганических пестицидов в донных отложениях составляло в 2003 г. в летний период 1,5, в осенний - 0,7 мкг/кг сухой массы, а максимальное - более 3 мкг/кг [10].
В Ростовской области с 1987 по 2000 г. фактическое применение пестицидов сократилось более чем в 5 раз и в течение последних 3 лет стабилизировалось на довольно низком уровне. Основными причинами этого снижения являются, с одной стороны, общее сокращение хозяйственной деятельности и удорожание средств химизации, с другой - переход в начале 90-х гг. к новому поколению пестицидов, которые благодаря своей физиологической активности применяются в значительно более низких дозах. Тем не менее, по данным токсикологической службы Министерства сельского хозяйства и продовольствия области, в 2003 г. случаи загрязнения почвы и сельскохозяйственной продукции пестицидами в превышающих количествах зафиксированы [10].
Еще в середине 50-х гг. ХХ в. М.С. Гиляров отмечал, что внесение в почву даже небольших количеств пестицидов небезразлично для обшир-
ной группы почвообитающих животных [11]. В дальнейшем, известные российские и зарубежные ученые не раз подчеркивали, что введение в практику защиты растений сравнительно малостойких, но высокотоксичных для почвенных беспозвоночных фосфороорганических и карбамат-ных препаратов, хотя в целом и менее опасно для полезных обитателей почвы, однако и они способны почти полностью уничтожать популяции большинства видов клещей, ногохвосток и других беспозвоночных, играющих определяющую роль в создании биологической продукции [12].
Дополнительные сложности при использовании химических средств защиты растений возникают в связи с устойчивостью к воздействию инсектицидов, которую приобрели от 450 до 500 видов членистоногих [13].
Среди них более 230 видов вредителей сформировали популяции, резистентные к 9 основным группам пестицидов [14]. Возникновение резистентности влечет за собой неизбежное увеличение доз препарата и кратности обработок, и, как следствие, экономические убытки и загрязнение окружающей среды. Это является одной из причин того, что темпы роста затрат на химические средства защиты в 4-5 раз и более опережают темпы прироста стоимости дополнительного урожая. Длительное использование однотипных пестицидов привело к массовому размножению вредных видов. Причем масштаб эффекта «пестицидного бумеранга» будет усиливаться [13, 14].
В результате пестицидных обработок отмечено нарушение нормального метаболизма растений. Кроме того, исследования почвенной микрофлоры в ризосфере проростков свидетельствуют о негативном влиянии протравителей на численность различных групп микроорганизмов [15]. Снижение урожайности культур отрицательно влияет на качество получаемой продукции [13].
Таким образом, при использовании инсектицидов происходит снижение основных характеристик биологической активности почвы (численность и биоразнообразие основных групп почвообитающих сапрофагов, интенсивность основных микробиологических процессов и активность почвенных ферментов и т.д.). Это приводит к изменению более консервативных характеристик почв: гумусного состояния, структуры, рН и др. Все это ведет к частичной, а в некоторых случаях и к полной утрате плодородия [16].
В этой работе представлены многолетние результаты исследований по влиянию средств защиты растений на комплекс ногохвосток чернозема обыкновенного Нижнего Дона. В 80-е гг. ХХ в. использовали 2%-й гамма-изомер ГХЦГ и 12%-й дуст ГХЦГ в защите всходов пропашных культур от почвообитающих вредителей и одновременно изучали их действие на комплекс ногохвосток в горизонте почвы 0-10 см.
Материал собран в 1980-1982 гг. на полях колхозов им. Шаумяна и им. Лукашина (Мясниковский район Ростовской области). В мае 1980 г. на поле колхоза им. Шаумяна и в апреле 1982 г. в колхозе им. Лукашина про-
изводственные опыты закладывались в следующих вариантах: двойной суперфосфат (контроль) и 2%-й гамма-изомер ГХЦГ (стандарт). Опыты были проведены в трехкратной повторности на делянках по 1 га каждая. Вещества вносились ленточным способом во время сева пропашных культур из расчета 50 кг/га (по физическому весу) на глубину до 10 см и на расстоянии от семян 3-5 см сеялкой СПЧ-6.
Для изучения влияния испытуемых препаратов на комплекс ногохво-сток почвенные пробы были отобраны в 15-кратной повторности в лентах с веществами в каждом варианте на глубину до 10 см через 1 и 3 мес. после закладки опытов. Выгонка и экстракция микроартропод проводилась по стандартной методике [17].
В результате внесения в почву минеральных веществ и гексахлорана происходят количественные и качественные изменения между группами мелких почвенных членистоногих.
Анализ почвенных проб показал, что через 1 мес. после внесения двойного суперфосфата не происходило достоверных изменений в численности ногохвосток, а при внесении 2%-го гамма-изомера ГХЦГ отмечено снижение численности ногохвосток как под кукурузой, так и под подсолнечником. Спустя 3 мес. на варианте, где вносили гексахлоран, наблюдалось уменьшение их численности в 4-6 раз (Р<0,01) в сравнении с двойным суперфосфатом (табл. 1).
Таблица 1
Численность ногохвосток в результате внесения в почву
испытуемых веществ под пропашные культуры (Мясниковский район, Ростовская область), тыс. экз./м2
Вариант Кукуруза, 1980 г. (к-з им. Шаумяна) Подсолнечник, 1982 г. (к-з им. Лукашина)
1 мес. Р 3 мес. Р 1 мес. Р 3 мес. Р
Суперфосфат (контроль) 2,0±0,1 - 1,9±0,2 - 1,0±0,2 - 0,9±0,2 -
2%-й гамма-изомер ГХЦГ 0,8±0,2 <0,05 0,3±0,1 <0,01 0,6±0,2 <0,05 0,2±0,06 <0,01
На опытных полях зарегистрированы 19 видов ногохвосток, относящихся к 5 семействам. Для всех вариантов обоих полей были отмечены общие виды: Protaphorura sp. gr. armata, Mesaphorura sp. gr. krausbaueri, Tetracantura mirabilis, Willowsia nigromaculata, Pseudosinella sexoculata, Pseudosinella оctopunctata, Prorastriopes circumfasciatus. Единичная встречаемость отмечена у видов: Anurophorus konseli, Cryptopygus orientalis, Parisotoma notabilis, Heteromurus sexoculatus, Entomobrya multifasciata, Pseudosinella immaculata, Pseudosinella imparipunctata, Lepidocyztus cyaneus (табл. 2).
Таким образом, внесение 2%-го гамма-изомера ГХЦГ под пропашные культуры приводит в течение 3 мес. к резкому уменьшению численности ногохвосток и обеднению видового состава.
Таблица 2
Видовой состав и количество особей ногохвосток, обнаруженных на опытных участках под пропашными культурами (Мясниковский район, Ростовская область)
Семейство, вид Срок отбора проб, мес. Кукуруза, 1980 г. (к-з им. Шаумяна) Подсолнечник, 1982 г. (к-з им. Лукашина)
Суперфосфат 2%-й гамма-изомер ГХЦГ Суперфосфат 2%-й гамма-изомер ГХЦГ
Hypogastruridae
1. Ceratophysella suc-cinea Gisin, 1949 1 3 - 2 1
3 8 2
2. Hypogastrura sp. gr. manubrialis Tullberg, 1869 1 2 - 5 1
3 4 - 4 1
Onychiuridae
3. Protaphorura sp. gr.armata Tullberg, 1869 1 1 1 3 6
3 4 3 1 2
4. Mesaphorura sp. gr. krausbaueri Boerner, 1901 1 2 3 4 2
3 4 1 4 -
Isotomidae
5. Tetracantura mirabilis Martynova, 1971 1 14 4 2 1
3 6 - 2 -
6. Anurophorus konseli Kseneman, 1936 1 - - 1 2
3 - - - -
7. Pseudanuro-phorus sp. nov. cf. inoculatus Boedvarsson, 1957 1 2 2 1 -
3 1 - 2 -
8. Cryptopygus ponticus Stach, 1947 1 1 3 2 -
3 - - 1 -
9. Cryptopygus orientalis Stach, 1947 1 - 2
3 1 -
10. Parisotoma notabilis Schaeffer, 1896 1 1 - 1 -
3 2 - - -
Entomobryidae
11. Heteromurus sexocu-latus Brown, 1926 1 1 5 - -
3 3 1 - -
12. Willowsia nigro-maculata Lubbock, 1873 1 2 5 5 7
3 2 4 4 2
13. Entomobrya multi-fasciata Tullberg, 1871 1 - - - 1
3 - - - -
Окончание табл. 2
Семейство, вид Срок отбора проб, мес. Кукуруза, 1980 г. (к-з им. Шаумяна) Подсолнечник, 1982 г. (к-з им. Лукашина)
Суперфосфат 2%-й гамма-изомер ГХЦГ Суперфосфат 2%-й гамма-изомер ГХЦГ
14. Pseudosinella immaculata Lie-Pettersen, 1896 1 - - 1 -
3 - - - -
15. Pseudosinella sexoculata Schoett, 1902 1 1 5 2 1
3 3 1 1 -
16. Pseudosinella octo-punctata Boerner, 1901 1 3 6 2 1
3 2 2 3 1
17. Pseudosinella im-paripunctata Gisin, 1953 1 1 - - -
3 1 - - -
18. Lepidocyrtus cyaneus Tullberg, 1971 1 2 - 2 -
3 1 - 1 -
Bourletiellidae
19. Prorastriopes circum-fasciatus Stach, 1956 1 2 - 2 1
3 2 1 1 1
Количество особей 1 38 36 35 24
3 44 13 26 7
Всего 82 49 61 31
Количество видов 16 11 15 11
В 1983-1984 гг. проведены производственные опыты по выявлению эффективности 12%-го дуста ГХЦГ в сочетании с аммофосом в целях защиты всходов кукурузы от почвообитающих вредителей.
Опыты закладывались в следующих вариантах: аммофос (контроль), аммофос + 12%-й дуст ГХЦГ (стандарт). Испытуемые вещества вносили в почву ленточным способом во время высева кукурузы (гибрид Краснодарской 440) сеялкой СУПН-8 из расчета 50 кг/га (по физическому весу).
Почвенные пробы отбирались по стандартной методике [17].
Результаты исследований представлены в табл. 3, из которой видно, что в течение 3 мес. наблюдалось снижение численности ногохвосток в 34 раза на варианте, где вносили 12%-й дуст ГХЦГ, в сравнении с чистым аммофосом.
В течение 2 лет (1983-1984 гг.) на вариантах под кукурузой было зарегистрировано 20 видов ногохвосток, относящихся к 6 семействам. Для большинства видов наблюдалась единичная встречаемость. На варианте с 12%-м дустом ГХЦГ наблюдалось уменьшение видового разнообразия ногохвосток и количества особей (табл. 3).
Таблица 3
Численность ногохвосток в результате внесения в почву испытуемых веществ под кукурузу (НПО «Дон», Аксайский район, Ростовская область), тыс. экз./м2
Вариант Сроки отбора проб, мес. 1983 г. Р 1984 г. Р
Аммофос (контроль) 1 2,1±0,6 - 2,0±0,4 -
3 2,0±0,4 - 2,1±0,5 -
Аммофос + 12%-й дуст ГХЦГ 1 0,7±0,2 <0,01 0,8±0,3 <0,01
3 0,5±0,2 <0,01 0,6±0,2 <0,01
Наиболее стойкими к действию гексахлорана оказались следующие виды: Рг^арИогига Бр. gr. агша1а, МеБарИогига Бр. gr. кгашЪаиеп, РБеМоБь пе11а Бехоси1а1а, Pseudosinella ойорипс^а, которые встречались в значительных количествах (табл. 4).
Таблица 4
Видовой состав и количество особей ногохвосток, обнаруженных на опытных участках под кукурузой (НПО «Дон», Аксайский р-н Ростовской области)
Семейство, вид Срок отбора проб, мес. Аммофос (контроль) Аммофос + 12%-й дуст ГХЦГ
Год Год
1983 1984 1983 1984
Hypogastruridae
1. Ceratophysella succinea Gisin, 1949 1 2 1 1 -
3 1 1 2 -
2. Hypogastrura sp. gr. manu-brialis Tullberg, 1869 1 3 - 1 -
3 - - 2 -
3. Hypogastrura sp.gr. viatica Tullberg, 1872 1 - - - -
3 - - - -
Odontellidae
4. Axenyllodes bayeri Kseneman 1869 1 1 - - -
3 - - - -
Onychiuridae
5. Protaphorura sp. gr.armata Tullberg, 1869 1 25 6 5 9
3 22 2 4 10
6. Mesaphorura sp. gr. kraus-baueri Boerner, 1901 1 9 20 3 11
3 9 8 4 14
Isotomidae
7. Tetracantura mirabilis Mar-tynova, 1971 1 - - - -
3 - 1 - -
Окончание табл. 4
Семейство, вид Срок отбора проб, мес. Аммофос (контроль) Аммофос + 12%-й дуст ГХЦГ
Год Год
1983 1984 1983 1984
8. Anurophorus konseli Kse-neman, 1936 1 - - - -
3 - - - 1
9. Pseudanurophorus sp. nov. cf. inoculatus Boedvarsson, 1957 1 2 1 - -
3 1 - - -
10. Isotomodes productus Axelson, 1906 1 1 - - -
3 - - - -
11. Cryptopygus ponticus Stach, 1947 1 - 11 - 2
3 - 1 - 2
12. Cryptopygus orientalis Stach, 1947 1 - 1 - -
3 - - - -
13. Parisotoma notabilis Schaeffer, 1896 1 1 1 - -
3 - - - -
Entomobryidae
14. Willowsia buski Lubbock, 1869 1 - - - -
3 - - - -
15. Willowsia nigromaculata Lubbock, 1873 1 18 1 8 1
3 24 - 2 -
16. Pseudosinella sexoculata Schoett, 1902 1 3 2 - -
3 5 6 - 4
17. Pseudosinella octopunctata Boerner, 1901 1 5 8 2 2
3 3 91 4 3
18. Pseudosinella imparipunc-tata Gisin, 1953 1 - - - -
3 - - - -
19. Lepidocyrtus cyaneus Tullberg, 1971 1 3 - 3 -
3 1 - 1 -
Bourletiellidae
20. Prorastriopes circumfascia-tus Stach, 1956 1 3 - - -
3 - - - -
Количество особей 1 76 52 23 25
3 66 110 19 34
Всего 142 162 42 59
Количество видов 13 11 7 7
В 1984 г. испытывалось действие 2%-го гамма-изомера ГХЦГ в модельно-полевом опыте на численность и состав ногохвосток по истечению одного года. Опыты были заложены на многолетней залежи учебно-опытного хозяйства РГУ 2%-й гамма-изомер ГХЦГ в различных дозах (10, 50 и 100 г на 1 кг
почвы) тщательно перемешивали с почвой, которую извлекали из разреза многолетней залежи, затем почву с инсектицидами вложили в капроновые сетчатые мешочки и помещали в почвенный разрез горизонта 0-25 см. Кон -трольные мешочки с почвой препаратом не обрабатывались. Пробы на микро-артропод из мешочков брали спустя 1-3 и 12 мес. с момента закладки опытов.
Результаты анализа почвенных проб показали, что внесение разных доз 2%-го гамма-изомера ГХЦГ привело к резкому сокращению численности и видового состава ногохвосток в течение 3 мес. Спустя 3 мес., где было внесено 100 г инсектицида на 1 кг почвы, не было обнаружено ни одной особи ногохвосток, и только через 1 год появились единичные особи ногохвосток на всех вариантах [18].
Таким образом, опыты показали, что использование хлорорганических инсектицидов (12%-го дуста ГХЦГ или 2%-го гамма-изомера ГХЦГ) в защите пропашных культур от почвообитающих вредителей приводит к резкому уменьшению численности и обеднению видового состава ного-хвосток в течение года.
Литература
1. Пятницкий Г.К., Персии С.А. // Доклады ВАСХНИЛ. М., 1948. Т. 5. С. 28.
2. Добровольский Б.В. Рекомендации по борьбе с проволочниками. М., 1964.
3. Добровольский Б.В., Пономаренко А.В. Химическая борьба с вредными насекомыми в почве. М., 1956.
4. Добровольский Б.В., Пономаренко А.В. Химическая борьба с вредными насекомыми в почве. 2-е, доп. изд. М., 1965.
5. Пономаренко А.В. // Земледелие. 1956. № 3. С. 105-106.
6. Пономаренко А.В., Локтионов П.Д., Казадаев А.А. // Проблемы почвенной зоологии: Материалы III Всесоюз. совещ. М., 1969. С. 133-134.
7. Ковалева Е.С., Таланов Г.А. // Химия в сельском хозяйстве. 1972. № 4. С. 43-46.
8. Ковалева Е.С., Таланов Г.А. // Поведение, превращение и анализ пестицидов и их метаболитов в почве. 1973. М., С. 89-92.
9. Государственный доклад «О состоянии окружающей природной среды Ростовской области в 1996 году». Ростов н/Д, 1997.
10. Экологический вестник Дона «О состоянии окружающей среды и природных ресурсов Ростовской области в 2004 году». Ростов н/Д, 2005.
11. ГиляровМ.С. Зоологический метод диагностики почв. М., 1965.
12. Бей-Биенко Г.Я. // Защита растений. 1968. № 12. С. 4-8.
13. Жученко А.А. // Производство экологически безопасной продукции растениеводства. Пущино,1995. С. 5-20.
14. Рославцева С.А. // Агрохимия. 1983. № 2. С. 126-138.
15. Торопова Ю.Е., Коробова Л.Н. // Экологические проблемы защиты растений. Л., 1990. С. 119.
16. КазеевК.Ш, Колесников С.И., ВальковВ.Ф. // Почвоведение. 1998. № 7. С. 848-853.
17. Balogh J. Lebensgemeinschaften der Landtiere, ihre Erforschung unter be-sonderer Berücksichtigung der zoozonologischen Arbeitsmetoden. Budapest, 1958.
18. Казадаев А.А., Кременица А.М. // Изв. СКНЦ ВШ. Естеств. науки. 1990. № 4. С. 28-31.
Ростовский государственный университет 4 сентября 2006 г.
