ІНСТИТУТ АГРОЕКОЛОГІЇ І БІОТЕХНОЛОГІЇ

На правах рукопису

ПІСКУНОВА ЛАРИСА ЕДУАРДІВНА

УДК: 577.4: 632.6: 663.1: 631.82-23

ЕКОТОКСИКОЛОГІЧНЕ ОБГРУНТУВАННЯ ЗАСТОСУВАННЯ ПЕСТИЦИДІВ ПРИ ВИРОЩУВАННІ ЗЕРНОВИХ КУЛЬТУР ЗА РІЗНИМИ ТЕХНОЛОГІЯМИ В УМОВАХ ЛІСОСТЕПУ УКРАЇНИ

03.00.16 – екологія

АВТОРЕФЕРАТ

Дисертації на здобуття наукового ступеня

кандидата сільськогосподарських наук

КИЇВ - 2002

Дисертацією є рукопис

Дисертаційна робота виконана в лабораторії екотоксикології Інституту агроекології та біотехнології УААН.

Науковий керівник – доктор сільськогосподарських наук, професор

Кавецький Володимир Миколайович,

Інститут агроекології і біотехнології УААН,

завідувач відділу екотоксикології

Офіційні опоненти - доктор сільськогосподарських наук,

старший науковий співробітник

Бублик Людмила Іванівна,

завідувач лабораторією анаталітичної хімії пестицидів;

доктор сільськогосподарських наук, професор

Жеребко Володимир Михайлович,

Національний аграрний університет

кафедра хімічного захисту рослин

Провідна установа: Білоцерківський Державний аграрний

університет.

Захист відбудеться “24” _вересня__ 2002 року о _10__ год. на засіданні

спеціалізованої вченої ради Д 26.371.01 в

Інституті агроекології і біотехнології УААН за

адресою: 03143, м. Київ, вул. Метрологічна, 12.

З дисертацією можна ознайомитись у бібліотеці Інституту агроекології і біотехнології УААН за адресою: 03143, м. Київ, вул. Метрологічна, 12.

Автореферат розісланий “17” __серпня 2002р

Вчений секретар

спеціалізованої вченої ради Заякіна Г.В.

Загальна характеристика роботи

Актуальність роботи. Визнаючи високу економічну ефективність засобів хімізації, необхідно врахувати, що їх застосування є потенційно та фактично небезпечним. Циркуляція токсичних речовин, що надходять із засобами хімізації у ґрунт, воду, атмосферу, трофічні ланцюги, призводить до забруднення біосфери, погіршення її якості.

Встановлення екологічного ризику застосування пестицидів та його оцінка, сприяє попередженню забруднення ще на етапі планування чи використання заходів хімізації. Застосування пестицидів розглядають як один із засобів управління якістю агроекосистеми на основі порівняння пестицидного навантаження з властивістю території до самоочищення, тобто включення пестицидів у біотичний кругообіг речовин.

У зв'язку з можливим зростанням застосування пестицидів в інтенсивних технологіях вирощування зернових культур, вивчення динаміки їх розкладу в ґрунті та рослинах є необхідною умовою безпечного їх застосування, що робить дані дослідження актуальними.

Отже, розробка методів контролю, вивчення динаміки вмісту пестицидів в системі “грунт – рослина”, впливу біотичних і абіотичних факторів на швидкість детоксикації препаратів, встановлення екотоксикологічних критеріїв їх небезпечності, є необхідною умовою обґрунтування раціонального застосування хімічних засобів захисту рослин.

Зв’язок роботи з науковими програмами, планами, темами.

Тема досліджень є складовою частиною науково–дослідної роботи, що проводиться протягом останніх років Інститутом агроекології і біотехнології УААН і виконується в розділі Державної науково–технічної програми “Екотоксикологічна оцінка полютантів в біотичних та абіотичних компонентах екосистем агроландшафтів”. Проблема 01.02. Визначити оцінку екологічного ризику застосування пестицидів нового покоління та вплив інтенсивних технологій їх застосування на якість продукції рослинництва; № ДР 0197U012976.

Мета досліджень полягала у екотоксикологічному обґрунтуванні застосування пестицидів при вирощуванні зернових культур за різними технологіями в умовах Лісостепу України.

Для реалізації мети вирішувались наступні завдання:

- вивчити швидкість детоксикації пестицидів: бентазону (Базагран 48%, в.р.), трибенурон-метилу (Гранстар 75%, в.г.), тіофанат-метилу і епоксиконазолу (Рекс 31%к.е; 18,7%к.с.), флутріафолу і тіабендазолу (Вінцит, 2.5% к.с.;2.5% к.с),

хлорид (2-хлор-етил) триметил-амонію (Цикоцель, 49%в.р.) в залежності від енергонасиченості технологій вирощування зернових культур;

- визначити вплив пестицидів при застосуванні різних технологій вирощування зернових культур на ферментативну активність грунту;

- визначити ступінь небезпеки застосування пестицидів в агросистемах Лісостепу України.

Об’єкт дослідження - екотоксикологічне обґрунтування застосування пестицидів у системі “грунт – рослина” при вирощуванні зернових культур за різними технологіями в умовах Лісостепу України.

Предмет дослідження - динаміка препаратів: Гранстару, Базаграну, Рексу, Вінциту, Цикоцелю в грунті та рослинному матеріалі озимих пшениці, жита та тритікале.

Методи дослідження. При проведенні польових, лабораторних дослідів використані загальноприйняті методики проведення досліджень (Доспехов Б.А., 1983, 1985). Вивчення динаміки вмісту залишків пестицидів проводили методами тонкошарової та газорідинної хроматографії за офіційно затвердженими методиками (Клісенко М.А., 1992).

Для встановлення біологічної активності грунту проводили визначення активності оксиредуктаз грунту (поліфенолоксидази та пероксидази) за методикою Галстяна А.Ш. (1989) фотоелектроколориметричним методом.

Статистичну обробку експериментальних даних здійснювали методом математичної статистики за Стьюдентом на ПЕОМ.

Наукова новизна одержаних результатів. Класифікація пестицидів за полярністю дозволила обґрунтувати застосування тонкошарової хроматографії для визначення пестицидів: бентазону (Базагран 48%, в.р.), трибенурон-метилу (Гранстар 75%, в.г.), тіофанат-метилу і епоксиконазолу (Рекс 31%к.е; 18,7%к.с.), флутріафолу і тіабендазолу (Вінцит, 2.5% к.с.;2.5% к.с), хлорид (2-хлор-етил) триметил-амонію (Цикоцель, 49%в.р.) та розробити методи визначення залишкової кількості пестицидів в системі грунт – рослина на рівнях 0,001 – 0,01 мг\кг, що значно нижче допустимих рівнів пестицидів.

Виявлено закономірності впливу технологій вирощування сільськогосподарських культур на сталий розвиток агроекосистем. Доведено, що застосування інтенсивних технологій сприяє підвищенню швидкості розпаду пестицидів, і, в свою чергу, знижує забруднення довкілля.

Показано, що ризик застосування пестицидів на варіантах з ресурсозберігаючою, базовою та енергонасиченою технологіями за агроекологічним індексом (АЕТІ) оцінюється як мало небезпечний, на контролі – середньо небезпечний. При агроекологічному індексі, який оцінюється як середньо небезпечний, контроль за фактичним вмістом пестицидів в продуктах урожаю та об'єктах агроекосистеми є обов’язковим.

Практичне значення одержаних результатів. Адаптовано методики визначення препаратів: Гранстару, Базаграну, Рексу, Цикоцелю в грунті та озимих пшениці, житі та тритікале методами тонкошарової хроматографії (ТШХ), за допомогою яких встановлена динаміки вмісту та деградації пестицидів в грунті та рослинах в умовах застосування різних технологій вирощування зернових культур.

Розраховані константа швидкості розпаду ( k ) та період детоксикації (Т50 ) препаратів в залежності від технологій вирощування зернових культур, що дозволяють оцінити забруднення врожаю пестицидами.

Розроблено методичні вказівки визначення пестицидів: пендиметаліну (Стомп, 33%к.е.); тіабендазолу та флутріафену (Вінцит, 5%к.е.) у сільськогосподарській продукції, які дозволяють контролювати залишки пестицидів на рівнях нижче МДР. Методичні вказівки пройшли апробацію і затверджені Міністерством екології та природних ресурсів України як офіційні за № 186-2000; №303-2001. На доповнення до методики визначення Стомпу методами тонкошарової та газорідинної хроматографії отримано Патент №34515.

Особистий внесок здобувача полягає в модифікації та розробці методик визначення залишкових кількостей перспективних пестицидів; вивченні динаміки їх вмісту в рослинах та грунті; аналізі отриманих результатів і висновках з одержаної інформації.

Апробація роботи. Основні результати досліджень було викладено на:

науково – методичній конференції “Сталий розвиток агроекологічних систем в умовах обмеженого ресурсного забезпечення“ (Київ, 1998); науково – практичному семінарі молодих вчених та спеціалістів “Вчимося господарювати ” (Київ–Чабани, 1999); міжнародній науково – практичній конференції “Землеробство XXI століття – проблеми та шляхи вирішення” (Київ – Чабани,1999);

Результати досліджень дисертаційної роботи обговорювались на засіданнях вченої ради Інституту агроекології і біотехнології УААН (1997 – 2001), на засіданнях відділу екотоксикології Інституту агроекології і біотехнології УААН.

Публікація результатів досліджень. За результатами досліджень опубліковано 9 наукових праць, з яких 7 по темі дисертації. Отримано Патент №34515

Структура та обсяг дисертації. Дисертація викладена на 142 сторінках машинописного тексту, складається зі вступу, 3 розділів. висновків, містить 45 таблиць і 21 рисунок. Перелік посилань включає 144 найменування, в тому числі 36 іноземних авторів.

ОСНОВНИЙ ЗМІСТ РОБОТИ

У першому розділі дисертаційної роботи “Огляд літератури”, на основі узагальнених літературних даних висвітлені екологічні питання застосування пестицидів при вирощуванні озимих культур за інтенсивними технологіями. Розглянуто основні фактори деструкції пестицидів в об’єктах навколишнього середовища. При аналізі наукової літератури показано, для обґрунтування безпечного застосування пестицидів необхідним є моніторинг - система одержання необхідної інформації, яка враховує екологічну безпеку хімічних засобів захисту рослин, оцінка та прогнозування забруднення навколишнього середовища.

Другий розділ дисертаційної роботи “Експериментальна частина” складається з таких підрозділів.

Умови та методика проведення досліджень. Дослідження з теми дисертації проводились з 1997-го по 2001-й роки в лабораторії екотоксикології Інституту агроекології і біотехнології УААН. Польові досліди з вивчення впливу технологій на продуктивність озимих культур проводилися протягом 1997-2000 років в дослідному господарстві "Чабани" Інституту землеробства УААН Києво-Святошинського району Київської області, в зоні північного Лісостепу.

Таблиця 1

Схема польового досліду

№ варіанту |

Технології | Система удобрення, кг/га д.р.

Пшениця, тритікале | Озиме жито

Основне

добриво | Підживлення N за етапами органогенезу | Основне добриво | Підживлення N за етапами органогенезу

Р2О5 | К2О | II | IV | VII | Р2О5 | К2О | II | IV | VII

1 | Ресурсо-

зберігаюча | 45 | 60 | 20 | 40 | - | 45 | 60 | 20 | 25 | -

2 | Базова | 90 | 120 | 30 | 60 | 30 | 90 | 120 | 20 | 50 | 20

3 | Енерго-

насичена | 135 | 180 | 30 | 90 | 60 | 135 | 180 | 30 | 75 | 30

4 | Контроль | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0

Таблиця 2

Норми та строки внесення препаратів, що застосовуються

Препарати | Норми внесення кг/га | Вид пестициду | Діюча речовина | Строки внесення

пшениця, тритікале | жито

Гранстар |

0,02 | Гербіцид | трибенурон-метил | 25.04.98

28.04.00 | 25.04.98

28.04.00

Рекс | 0,50 | Фунгіцид | тіофанат-метил/ епоксиконазол | 25.04.98

28.04.00 | 25.04.98

28.04.00

Цикоцель |

5,00

3,00 | Ретардант | хлорид (2-хлор-етил)–триметил амонію | 25.04.98

26.04.99 |

25.04.98

26.04.99

Вінцит |

3,00 | Фунгіцид | тіабендазол/ флутріафол | 18.09.97

19.09.98

19.09.99 | -

Базагран | 2,50 | Гербіцид | бентазон | 26.04.99 | 26.04.99

Об’єктом вивчення були високопродуктивні сорти озимих зернових культур: озима пшениця – Поліська 90; озиме тритікале АДМ 5, АДМ 11; озиме жито – Київське 93.

Відбір проб розпочався за три години після внесення препаратів. Для дослідження були вибрані варіанти з технологіями: 1 – ресурсозберігаюча; 2 – базова; 3 – енергонасичена; 4 – абсолютний контроль. Варіанти підібрано з такою метою, щоб прослідкувати поведінку пестицидів в умовах застосування різних технологій вирощування зернових культур. Схема досліду основних елементів технологій та норми і строки застосування хімічного захисту озимих пшениці, жита та тритікале представлені у таблицях 1-2.

Визначення пестицидів в елементах агроценозу хроматографічними методами.

Розробку методів проводили на основі розподілу пестицидів на 3 групи полярності (Бублик Л.І.,1995). Асортимент пестицидів, що застосовувався на посівах озимих культур, включає малополярні та полярні препарати з різних класів.

Вибір методу аналізу лімітується перш за все фізико-хімічними властивостями пестициду.

Для вивчення полярності застосовували метод тонкошарової хроматографії. За результатами досліджень встановлено, що препарати: пендиметалін (Стомп 33% к.е) відноситься до неполярних сполук; бентазон (Базагран 48%, в.р.), тіофанат-метилу і епоксиконазол (Рекс 31%к.е; 18,7%к.с.), флутріафол і тіабендазол (Вінцит, 2.5% к.с.;2.5% к.с) відносяться до малополярних сполук; трибенурон-метил (Гранстар 75%, в.г.), хлорид (2-хлор-етил) триметил-амонію (Цикоцель, 49%в.р.) відносяться до полярних сполук. Для їх визначення використовувалась тонкошарова хроматографія.

В результаті досліджень були оптимізовані умови визначення та розроблені і затверджені Міністерством екології та природних ресурсів України як офіційні методики визначення Вінциту і Стомпу у сільськогосподарській продукції хроматографічними методами .

Моніторинговий контроль проводився в умовах вирощування зернових колосових культур за інтенсивними технологіями. Розробка методів аналізу проводилась методом тонкошарової хроматографії. Вивчення динаміки вмісту залишків пестицидів проводили за офіційно затвердженими методиками (Клісенко М.А., 1992). При проведенні лабораторно-польових дослідів використані загальноприйняті методики проведення досліджень (Доспехов Б.А., 1983, 1985).

Визначення активності оксиредуктаз грунту (поліфенолоксидази та пероксидази) проводили за методикою Галстяна А.Ш. (1989) фотоелектроколориметричним методом.

Статистична обробка експериментальних даних здійснювалась методом математичної статистики за Стьюдентом на ПЕОМ.

Експериментальні дані, що стосуються урожаю зернових культур, були одержані в стаціонарних дослідах лабораторії інтенсивних технологій зернових культур та кукурудзи Інституту землеробства УААН.

Третій розділ ” Детоксикація пестицидів при вирощуванні зернових культур” складається з таких підрозділів.

Динаміка вмісту пестицидів в грунті та рослинах озимих культур. Вивчено динаміку розпаду препаратів Базаграну, Гранстару, Рексу, Вінциту та Цикоцелю в грунті та рослинах пшениці, жита і тритікале при вирощуванні озимих зернових за інтен- сивними технологіями.

За результатами досліджень швидкість розпаду пестицидів у грунті та рослинах найбільша на варіан -тах з базовою та енергонасиченою техно логіями. Так, мініма-льна кількість База-грану та Гранстару в грунті під посівами жита на варіанті з енергонасиченою технологією (мал.1), під посівами триті -кале на варіанті з базовою технологією (мал.2) знайдено через 10 діб, якщо на варіанті, де засто- совується ресурсо -зберігаюча технологія – таку кількість знайдено через 25 діб, на абсолютному кон-тролі – через 30 діб. У рослинах розпад препаратів Базаграну та Гранстару проходить швидше, ніж у грунті, але, знову ж, найбільша швидкість розпаду спостерігається на варіантах з базовою та енергонасиченою технологіями.

Швидкість розпаду фунгіцидів Рексу та Вінциту в грунті відбувається швидше ніж в рослинах (табл.3)

.

Таблиця 3

Динаміка вмісту топсіну М / епоксиконазолу (Рекс 49,7% к.с.) в грунті та рослинах озимого жита.

№ варіанту | Знайдено мг/кг на … добу після обробки

1 | 2 | 5 | 15 | 25 | 35 | 45

топсін М / епоксиконазол, Грунт

1 | 0.19

0.11 | 0.20

0.11 | 0.17

- | 0.11

- | 0,08

- | -

- | -

-

2 | 0.18

0.10 | 0.18

0,10 | 0,15

- | 0,07

- | -

- | -

- | -

-

3 | 0,17

0,10 | 0,16

- | 0,07

- | 0,04

- | -

- | -

- | -

-

4 | 0,20

0,12 | 0,20

0,12 | 0,20

0,12 | 0,13

- | 0,12

- | 0,08

- | -

-

топсін М / епоксиконазол. Озиме жито, сорт К – 93

1 | -

- | 0,22

0,12 | 0,20

0,11 | 0,16

0,07 | 0,11

0,05 | 0,04

- | 0,03

-

2 | -

- | 0,21

0,12 | 0,20

0,12 | 0,16

0,08 | 0,09

- | 0,02

- | -

-

3 | -

- | 0,23

0,13 | 0,22

0,12 | 0,18

0,10 | 0,04

- | -

- | -

-

4 | -

- | 0,19

0,11 | 0,18

0,10 | 0,16

0,09 | 0,08

0,05 | 0,05

- | 0,05

-

Таблиця 4

Динаміка вмісту тіабендазолу / флутріафолу (Вінцит 5 % к.е.) в грунті та рослинах тритікале

№варі-

анту | Знайдено мг/кг на … добу після обробки

1* | 5 | 15 | 30 | 60 | 180 | 210 | 215 | 220

тіабендазол / флутріафол Тритікале, сорт АДМ – 11

1 | 9,8

4,5 | 4,8

2,5 | 4,1

2,2 | 2,9

1,5 | 2,4

0,8 | -

- | -

- | -

- | -

-

2 | 9,8

4,5 | 4,3

2,2 | 4,0

2,1 | 2,0

1,4 | 1,8

- | -

- | -

- | -

- | -

-

3 | 9,8

4,5 | 4,1

2,1 | 4,1

2,0 | 2,2

1,1 | 2,0

0,7 | -

- | -

- | -

- | -

-

4 | 9,8

4,5 | 4,4

2,3 | 4,2

2,2 | 2,4

1,5 | 2,4

0,9 | 0,16

- | -

- | -

- | -

-

тіабендазол / флутріафол Тритікале, сорт АДМ – 11

1 | 9,8

4,5 | 4,5

2,4 | 4,4

2,1 | 2,6

1,5 | 2,5

1,4 | 0,56

0,08 | 0,21

0,07 | 0,07

- | -

-

2 | 9,8

4,5 | 4,1

2,0 | 4,0

1,8 | 2,3

1,4 | 2,2

1,3 | 0,24

- | 0,14

- | -

- | -

-

3 | 9,8

4,5 | 4,3

2,1 | 4,2

1,9 | 2,5

1,4 | 2,2

1,4 | 0,48

0,07 | 0,20

- | 0,06

- | -

-

4 | 9,8

4,5 | 4,7

2,4 | 4,5

2,1 | 2,6

1,6 | 2,5

1,5 | 0,64

0,09 | 0,28

0,08 | 0,08

- | 0,07

-

Примітка *- кількість Вінциту в зерні зернових до висіву

У грунті на варіантах з ресурсозберігаючою технологією мінімальну кількість Рексу знайдено через 15 діб, на абсолютному контролі через 25 діб, якщо у рослинах така кількість препарату знайдена на 45 добу.

У таблиці 4 показано динаміку вмісту Вінциту в грунті та рослинах озимого тритікале. В грунті препарат швидше деградує ніж в рослинах. Найбільша швидкість розпаду Вінциту в грунті та рослинах на варіантах з базовою та енергонасиченою технологією. Відмічено, що у тритікале у порівняні з житом та пшеницею, розпад усіх препаратів, які досліджувались, проходить швидше саме на варіанті з базовою технологією. Розпаду Цикоцелю (табл.5) відбувається швидше в грунті ніж в рослинах. Максимальна швидкість, як і в грунті так і в рослинах озимих культур, спостерігається на варіантах з базовою і енергонасиченою технологіями.

Таблиця 5

Динаміка вмісту хлорид (2-хлор-етил)-триметил амонію (Цикоцель 11%,в.р.) в грунті та рослинах озимої пшениці

№ варіанту | Знайдено мг/кг на … добу після обробки

1 | 2 | 5 | 15 | 25 | 35 | 45

Озима пшениця, грунт

1 | 0,062 | 0,051 | 0,046 | 0,021 | 0,018 | - | -

2 | 0,043 | 0,042 | 0,031 | - | - | - | -

3 | 0,032 | 0,045 | 0,026 | - | - | - | -

4 | 0,075 | 0,064 | 0,065 | 0,042 | 0,021 | 0,015 | -

Озима пшениця, сорт П – 90, рослини

1 | - | 0,051 | 0,031 | 0,022 | 0,018 | 0,015 | -

2 | - | 0,062 | 0,052 | 0,033 | 0,015 | 0,014 | -

3 | - | 0,060 | 0,056 | 0,024 | - | - | -

4 | - | 0,045 | 0,044 | 0,035 | 0,021 | 0,018 | 0,014

Залежність процесів деструкції пестицидів від наростання вегетативної маси озимих культур в умовах інтенсивних технологій. Було прослідковано за формуванням вегетативної маси озимих культур на різних етапах органогенезу, оскільки рівень приросту біомаси рослин і процес формування вегетативної маси, особливо листового апарату, - є важливим показником стійкості агроценозу. Цей фактор також зумовлює зменшення вмісту пестицидів в сільськогосподарській продукції за рахунок “біорозбавлення”. Головну увагу приділяли IV – VI етапам органогенезу, коли зернові культури підлягали хімічному обробітку.

Динаміка наростання вегетативної маси у сільськогосподарських культур має свої особливості відповідно технологій їх вирощування. Дослідження показують, що застосування інтенсивних технологій вирощування озимих культур значно впливає на формування вегетативної маси рослин у порівнянні з контролем. Вегетативна маса рослин за інтенсивної базової технології (вар.2) на IV етапі органогенезу у озимої пшениці, тритікале та жита становила відповідно 46, 67 і 82 ц/га, на VI етапі – 159, 196 і 279 ц/га, на VIII етапі - 382, 477, і 452 ц /га, на X етапі органогенезу – 374, 469 і 344 ц/га. Максимальне нагромадження вегетативної маси рослин, що складає відповідно на VIII етапі органогенезу у озимої пшениці, тритікале і жита 444, 486 і 470 ц/га забезпечує інтенсивна енергонасичена технологія, тоді як на контролі (вар. 4) цей показник був на рівні 141,177 і 129 ц/га відповідно. Темпи нарощування вегетативної маси озимого жита на IV – VI етапах органогенезу інтенсивніші, ніж у пшениці та тритікале, тому початкова кількість препаратів, що знайдена в грунті та рослинах озимого жита, була меншою ніж в грунті та рослинах озимих пшениці та тритікале.

При подальшому вивчені динаміки вмісту пестицидів у грунті та рослинах, було встановлено, що фактор “біорозбавлення” у даному випадку не впливає на швидкість розпаду препаратів.

Вплив енергонасиченості технологій на ферментативну активність грунту. Одним із головних факторів, який впливає на деструкцію пестицидів є мікробіологічна діяльність грунту. Враховуючи важливу роль окисно-відновних ферментів у біохімічних процесах синтезу та розкладу гумусових речовин вивчався вплив інтенсивних технологій на активність поліфенолоксидази і пероксидази в грунті та залежність швидкості деградації пестицидів від активності даних ферментів. Для дослідження впливу енергонасиченості технологій на активність ферментів зразки грунту відбирали до внесення та через тиждень після внесення мінеральних добрив

Таблиця 6

Активність оксидаз грунту до та після внесення мінеральних добрив

Технології | №

варіанту | Активність оксидаз, мг пурпугаліну на 1г грунту

поліфенол-оксидази | пероксидази | поліфенол-оксидази | Пероксидази

До внесення мінеральних добрив | Після внесення мінеральних добрив

N60P45K60 | 1 | 0,338 | 0,315 | 0,342 | 0,295

N120P90K120 | 2 | 0,428 | 0,346 | 0,445 | 0,236

N180P135K180 | 3 | 0,442 | 0,356 | 0,467 | 0,220

Контроль | 4 | 0,320 | 0,358 | 0,327 | 0,335

НСР 5% | 0,18 | 0,04 | 0,14 | 0,09

Для встановлення залежності швидкості розпаду пестицидів від активності даних ферментів зразки грунту відбирали до внесення пестицидів, через дві доби та протягом періоду, за який кількість препаратів зменшилась у двічі . Результати досліджень представлені в таблицях 6 - 7.

Таблиця 7

Активність оксидаз грунту до та після внесення пестицидів

Технології | Активність оксидаз, мг пурпугаліну на 1г грунту

Поліфенолоксидази | Пероксидази

до внесення пестицидів | після внесення пестицидів | до внесення пестицидів | після внесення пестицидів

Озима пшениця, (квітень 1999року, попередник – кукурудза на силос)

N60P45K60 | 0,340 | 0,342 | 0,281 | 0,283

N120P90K120 | 0,458 | 0,457 | 0,252 | 0,249

N180P135K180 | 0,467 | 0,464 | 0,248 | 0.252

Контроль | 0,334 | 0,330 | 0,328 | 0,319

НСР 5% | 0,13 | 0,12 | 0,08 | 0,06

Озиме жито, (квітень 1999року, попередник – кукурудза на силос)

N60P45K60 | 0,334 | 0,338 | 0,315 | 0,310

N120P90K120 | 0,461 | 0,464 | 0,254 | 0,223

N180P135K180 | 0,469 | 0,463 | 0,241 | 0,239

Контроль | 0,327 | 0,323 | 0,315 | 0,316

НСР 5% | 0,15 | 0,14 | 0,06 | 0,07

Тритікале, (квітень 1999року, попередник – кукурудза на силос)

N60P45K60 | 0,325 | 0,334 | 0,312 | 0,321

N120P90K120 | 0,438 | 0,452 | 0,241 | 0,238

N180P135K180 | 0,418 | 0,426 | 0,238 | 0,241

Контроль | 0,318 | 0,320 | 0,318 | 0,314

НСР 5% | 0,12 | 0,13 | 0,07 | 0,08

В таблиці 6 представлені результати свідчать, що добрива підвищують активність поліфенолоксидази по відношенню до контролю, при збільшенні норми добрив пригнічується активність пероксидази.

Одержані дані (табл.7 ) свідчать, що активність поліфенолоксидази і пероксидази в грунті до внесення та після внесення препаратів не змінюється. Якщо порівняти активність ферментів у даний період з активністю після внесення добрив спостерігається пониження активності ферментів, тільки на контролі та на варіантах, де застосовували енергонасичену технологію; активність ферментів не змінюється. Найвища активність поліфенолоксидази на варіантах з базовою та енергонасиченою технологіями .

Кінетика розпаду пестицидів у грунті та рослинах озимих культур.

За результатами досліджень встановлено, що зменшення вмісту пестицидів у ґрунті та рослинах відбувається за експоненційною моделлю, що реалізується рівнянням Сt=Coe-kt, де: k – константа швидкості розпаду, частин за добу; t – доба; Cо, Ct – початкова та концентрація в певний момент часу.

2,303 C 0,693

К=---------lg------ , Т50=-----------

t Ct К

Таблиця 8

Кінетика розпаду пестицидів у грунті та рослинах озимих культур

Константа швидкості (К) та період напіврозпаду

(Т50) препаратів | № варіанту | бентазон (Базагран 48%, в.р.) | Трибенурон – метилу (Гранстар 75%, в.г.) | Тіофанат- метил і епоксиконазол (Рекс 39,7%к.е.) | флутріафол і тіабендазол (Вінцит, 5%к.с.) | хлорид (2-хлор-етил) триметил- амоній (Цикоцель, 49%в.р

К, доба–1,

Грунт | 1 | 0,08 | 0,11 | 0,08/ 0,14 | 0,08 / 0,14 | 0,11

2 | 0,12 | 0,12 | 0,11/ 0,20 | 0,11 / 0,20 | 0,12

3 | 0,14 | 0,16 | 0,12/ 0,24 | 0,12 / 0,24 | 0,16

4 | 0,07 | 0,10 | 0,07/ 0,14 | 0,07 / 0,14 | 0,10

Т50,діб,

Грунт | 1 | 8,6 | 6,3 | 8,6/ 4,9 | 16,5/ 6,0 | 6,3

2 | 5,8 | 5,8 | 6,3/ 3,4 | 15,0/5,5 | 5,8

3 | 4,9 | 4,3 | 5,8 / 2,8 | 15,1 / 5,2 | 4,3

4 | 9,9 | 6,9 | 9,9 / 4.9 | 21,5 / 6,8 | 6,9

К, доба-1,

Рослини | 1 | 0,09 | 0,08 | 0,06 / 0,15 | 0,06 / 0,15 | 0,08

2 | 0,11 | 0,08 | 0,07/ 0,18 | 0,07 / 0,18 | 0,08

3 | 0,12 | 0,10 | 0,08/ 0,20 | 0,08 / 0,20 | 0,10

4 | 0,07 | 0,07 | 0,04/ 0,16 | 0,04 / 0,16 | 0,07

Т50,діб,

Рослини | 1 | 7,7 | 8,6 | 11,6/ 4,6 | 17,2/ 6,4 | 8,6

2 | 4,1 | 8,6 | 9,9/ 3,8 | 16,8/ 6,1 | 8,6

3 | 3,6 | 6,9 | 8,6/ 3,4 | 16,2/ 5,5 | 6,9

4 | 9,9 | 9,9 | 17,3/ 4,3 | 23,1 / 7,1 | 9,9

Використовуючи отримані дані та рівняння першого порядку було розраховано константу швидкості розпаду k та період напіврозпаду Т50 кожної досліджуваної сполуки в грунті та рослинах при застосуванні інтенсивних технологій.

За експериментальними даними (табл.8) встановлено, що швидкість детоксикації в грунті та рослинах Базаграну, Гранстару, Рексу, Вінциту, Цикоцелю більша на варіантах з базовою та енергонасиченою технологіями. У грунті швидкість розпаду Базаграну і Гранстару менша ніж у рослинах зернових культур. Якщо у ґрунті по варіантам k не перевищує 0,12-0,14 частин за добу, то у рослинах цей показник на варіантах з базовою та енергонасиченою технологіями становить 0,18-0,24 частин за добу.

Константа швидкості розпаду Рексу, Вінциту, Цикоцелю в грунті більша ніж в рослинах зернових культур.

Відмічено залежність швидкості розпаду Гранстару та Рексу в грунті та рослинах від погодних умов. У 1998 році константа швидкості розпаду препаратів вища ніж у 2000 році, майже удвічі. Це пояснюється тим, що 2000 рік відрізнявся недостатньою вологозабезпеченістю вегетаційного періоду зернових культур .

Екотоксикологічна оцінка ризику застосування пестицидів в Лісостеповій зоні України. Для об’єктивної оцінки пестицидів, що застосовуються в різних технологіях вирощування зернових культур використана інтегральна класифікація. За цією класифікацією пестициди характеризуються інтегральним показником, який враховує і токсиколого- гігієнічні ( категорія А), і екотоксикологічні аспекти (категорія Б). Інтегральну класифікацію можна представити шкалою з 7-ми ступенів небезпеки, які визначаються за формулою: СН.= (КА + КБ) –1, де: С Н - ступінь небезпеки препарату, КА і КБ - класи небезпеки пестицидів в категорії А і Б.

Відповідно до формули, інтегральний ступінь небезпеки виражається натуральним цілим числом від 1 до 7 і характеризує пестициди таким чином: особливо небезпечні - ступінь небезпеки 1 і 2; небезпечні - ступінь небезпеки 3; помірно небезпечні - ступінь небезпеки - 4 і 5; мало небезпечні – ступінь небезпеки 6 і 7.

Для оцінки та прогнозу рівня небезпеки забруднення агроценозу зернових культур вищевказаними пестицидами була використана модель, яка включає три параметри: властивості препаратів, кількісне навантаження їх на територію та інтенсивність розпаду в конкретних грунтово-кліматичних умовах. Показником властивостей використаного асортименту пестицидів є середньозважена ступінь їх небезпеки (Q ), яка розраховується за формулою:

. i=n mi . Q = CHi --------

i=1 M

де: Сн - інтегральна ступінь небезпеки пестициду, m - кількість пестициду, що планується використати, або використано, кг; М - загальна кількість усіх пестицидів, кг.

Усереднене навантаження пестицидів на територію господарства вимірюють екотоксикологічною дозою (Д):

МSоб

Д =----------

Sор кг,

де: Sор – загальна орна площа, га; Sоб – площа, що обробляється, га.

Толерантність території до пестицидного навантаження оцінюється індексом здатності земельних угідь до самоочищення (Ізон). Цей показник відображає інтенсивність деструкції пестицидів в залежності від грунтово - кліматичних умов і змінюється від 0,1 до 1. В умовах досліду на контрольному варіанті цей показник складає 0,55 балів, що свідчить про помірну здатність території до самоочищення. На варіантах з ресурсозберігаючою, базовою та енергонасиченою технологіями, здатність території до самоочищення підвищується в залежності від інтенсивності процесів фізико–хімічного і мікробіологічного розпаду пестицидів, від 0,55 до 0,94. Результати цих досліджень показують можливість управління толерантністю території до дії ксенобіотиків за допомогою підвищення енергонасиченості технологій вирощування сільськогосподарських культур.

Потенційне забруднення (V) сільськогосподарського ландшафту оцінюють інтегральним показником, що враховує всі три параметри:

Д

V = ——, умовних кг/га

QIзон

Ризик застосування пестицидів, що використовуються при вирощуванні озимих культур було охарактеризовано за агроекотоксикологічним індексом - АЕТІ:

10 V ( 1+V ) 3

АЕТІ = ________________

(1 + V ) 4 + 5000

АЕТІ розрахований на кожному варіанті, що досліджувались. АЕТІ препаратів, які застосовували у 1998 та 1999 роках на варіантах з ресурсозберігаючою, базовою та енергонасиченою технологіями вказує на те, що ризик застосування пестицидів мінімальний. АЕТІ при застосуванні препаратів на контролі визначає препарати в категорію середньо небезпечних. При агроекологічному індексі, який оцінюється як середньо небезпечний, контроль за фактичним вмістом пестицидів в продуктах урожаю та об'єктах агроекосистеми є обов’язковим. АЕТІ препаратів, які застосовували у 2000 році на всіх варіантах визначає, що ризик застосування пестицидів мінімальний.

Вплив технологій вирощування на урожай та якість зерна озимих культур. Результати, одержані в середньому за три роки, свідчать, що найвищі рівні продуктивності зернових культур отримані при вирощуванні за технологією, яка передбачає внесення N 180P135K180. Урожайність озимої пшениці становила в середньому за три роки – 6,0 т/га; жита –5,3 т/га; тритікале –5,8т/га. Ефективність даної технології виявилась не лише в максимальних врожаях, а й у їх стабільності.

При дослідженні та порівнянні якості зерна (особливо білків так, як вміст білків є характерною генетично детермінованою ознакою якості зерна) озимих встановлено, що вміст протеїну в зерні озимих культур збільшувався під впливом добрив: на 0,5-2,4% - у зерні пшениці, на 0,5-2,2% у зерні жита,1,3-3,6%- у зерні тритікале. Найвищий вміст протеїну при вирощуванні за інтенсивною базовою технологією був у зерні пшениці –14,3-14,9%; жита-10,6-10,9%; тритікале –14,7-15,2%.

ВИСНОВКИ

1. Для екотоксикологічного обґрунтування застосування пестицидів необхідним є моніторинг пестицидів, який включає розробку та адаптацію методик їх визначення в рослинах та грунті; вивчення динаміки детоксикації та впливу абіотичних та біотичних факторів на швидкість розпаду пестицидів в агроценозах; оцінку негативного впливу їх застосування.

2. Підтверджено, що фізико-хімічні властивості пестицидів можуть бути охарактеризовані за полярністю, величиною дипольного моменту (). Пестициди бентазон (Базагран 48%, в.р.), трибенурон-метил (Гранстар 75%, в.г.), тіофанат- метил і епоксиконазол (Рекс 31%к.е; 18,7%к.с.), флутріафол і тіабендазол (Вінцит, 2.5% к.с.;2.5% к.с), хлорид (2-хлор-етил) триметил-амонію (Цикоцель, 49%в.р.) розподілені на 3 групи полярності. Всі препарати, крім Стомпу, відносяться до малополярних та полярних сполук (=2-6, >6), що підтверджує доцільність використання методу тонкошарової хроматографії для їх визначення.

3. Доведено, що тонкошарова хроматографія дозволяє визначити препарати: Базагран, Гранстар, Рекс, Вінцит, Цикоцель на рівнях 0,001 – 0,01 мг\кг, що значно нижче допустимих рівнів пестицидів.

4. Прослідковано, що детоксикація пестицидів: ?ентазону (Базагран 48%, в.р.), трибенурон - метилу (Гранстар 75%, в.г.), тіофанат-метилу і епоксиконазолу (Рекс 31%к.е; 18,7%к.с.), флутріафолу і тіабендазолу (Вінцит, 2.5% к.с.;2.5% к.с), хлорид (2-хлор-етил) триметил-амонію (Цикоцель, 49%в.р.) a грунті та рослинах п?ениці, жита і тритікале проходить за експоненційною моделлю Ct=Coe-kt. Детоксикація пестицидів в грунті та рослинах залежить від:

·

·

·

для озимої пшениці по Базаграну - k –0,14; Т50 – 4,9; по Гранстару - k –0,04; Т50 – 17,3; по Вінциту k –0,12; Т50 –5,2 ( розрахунок по таібендазолу )

для озимого жита по Базаграну - k –0,24; Т50 – 2,8; по Гранстару: k – 0,06; Т50 – 11,6; по Рексу: k – 0,12; Т50 – 5,8 (розрахунок по топсіну М); по Цикоцелю k –0,16; Т50 –4,3

·

·

Одержані результати доводять, що інтенсивні технології вирощування сільськогосподарських культур сприяють підвищенню швидкості розпаду пестицидів, і, в свою чергу, знижують забруднення довкілля.

5. Прослідковано за формуванням вегетативної маси на різних етапах органогенезу та впливом густоти посіву рослин на початкову кількість препаратів, знайдену як у грунті, так і в рослинах зернових культур. Встановлено, що початкова кількість препаратів у грунті та в рослинах не визначає динаміку розпаду пестицидів.

6. Встановлено, що в умовах вирощування зернових культур за інтенсивними технологіями, підвищується в грунті активність поліфенолоксидази, активність пероксидази пригнічується. Застосування хімічного захисту рослин в даних умовах не впливає на ферментативну активність грунту.

7. Показано, що ризик застосування пестицидів на варіантах з ресурсозберігаючою, базовою та енергонасиченою технологіями за агроекологічним індексом (АЕТІ) оцінюється як мало небезпечний, на контролі – середньо небезпечний. При агроекологічному індексі, який оцінюється як середньо небезпечний, контроль за фактичним вмістом пестицидів в продуктах урожаю та об'єктах агроекосистеми є обов’язковим.

8. Розроблено та затверджено методичні вказівки визначення пестицидів хроматографічними методами:

- пендиметаліну ( Стомп, 33% к.е.) у сільськогосподарській продукції;

- тіабендазолу та флутріафолу ( Вінцит, 5% к.е.) в рослинах зернових культур, грунті та воді;

які дозволяють контролювати залишки пестицидів на рівнях нижче МДР.

Методичні вказівки пройшли апробацію і затверджені Міністерством екології та природних ресурсів України як офіційні за №186-2000; №303-2001. На доповнення до методики визначення Стомпу методами тонкошарової та газорідинної хроматографії отримано Патент №345154.

Список ОпублікОВАНИХ ПРАЦЬ за темою дисертації

1. Піскунова Л.Е. Залежність швидкості деструкції пестициду Гранстару від технологій вирощування зернових культур в умовах Лісостепу //Вісник Харківського Державного Аграрного Університету. - 1999.- Вип.3.- С.237-239.

2. Кавецький В.М., Моклячук Л.І., Піскунова Л.Е., Каленська С.М. Вплив технологій вирощування зернових культур на швидкість деструкції Базаграну в грунті в умовах Лісостепу // Збірник наукових праць Інституту землеробства УААН. - 2000.- Вип.3.- С.72-76. (Проведено експериментальні дослідження та статистичну обробку отриманих даних).

3. Каленська С.М., Кавецький В.М., Піскунова Л.Е., Трансформація пестицидів в агроценозах залежно від їх структурно – функціональної організації // Збірник наукових праць Подільської Державної Аграрно – технічної академії.- Кам’янець - Подільський - 2001.-Вип.9.- С.177-177. (Проведено аналіз літератури, експериментальні дослідження, статистичну обробку отриманих даних, сформульовано висновки).

4. Піскунова Л.Е., Моклячук Л.І., Кавецький В.М. Удосконалення методики визначення гербіциду Стомп // Матер. наук.-метод. конф. “Сталий розвиток агроекологічних систем в умовах обмеженого ресурсного забезпечення“. - Київ, - 1998. - С.210. (Проведено експериментальні дослідження та статистичну обробку даних).

5. Каленська С.М., Кавецький В.М., Піскунова Л.Е. Деструкція хімічних засобів захисту рослин у сучасних технологіях вирощування озимих зернових культур //Вісник аграрної науки.-1999.-Вип.3.-С.58. (Проведено експериментальні дослідження, зроблені висновки ).

6. Моклячук Л.І., Кавецький В.М., Піскунова Л.Е., Каленська С.М. Екологічна оцінка небезпечності застосування пестицидів у сучасних технологіях вирощування зернових культур // Збірник наукових праць Інституту землеробства УААН. - 1999.- Вип.3.- С.117. (Проведено експериментальні дослідження та їх теоретичне узагальнення).

7. Кавецький В.М., Піскунова Л.Е. Залежність швидкості деструкції пестицидів від технологій вирощування сільськогосподарських культур. // Тез. докл. Науково – практичного семінару молодих вчених та спеціалістів “Вчимося господарювати ” Збірник наукових праць Інституту землеробства УААН.- 1999.- Вип.3.- С.41-42. (Проведено аналіз публікацій, експериментальні дослідження. та статистичну обробку отриманих даних ).

8. Кавецький В.М., Моклячук Л.І., Піскунова Л.Е. Методичні вказівки по визначенню пендиметаліну у насінні та волокні бавовни методами тонкошарової та газорідинної хроматографій // Методические указания по определению микроколичеств пестицидов в пищевых продуктах, кормах и внешней среде. –Киев:.-2000., зб. № 31, С. 78-83. (Проведено експериментальні дослідження. та статистичну обробку отриманих даних ).

9. Пат. G01N 30/02,G01N 30/04,G01N 30/38. Моклячук Л.І., Кавецький В.М., Макаренко Н.А., Піскунова Л.Е. Спосіб визначення залишкових кількостей гербіциду