ІНСТИТУТ АГРОЕКОЛОГІЇ І БІОТЕХНОЛОГІЇ

На правах рукопису

КОЛОМІЄЦЬ НАТАЛІЯ ДМИТРІВНА

УДК: 632.95.024:633/635

ЕКОТОКСИКОЛОГІЧНЕ ОБГРУНТУВАННЯ ЗАСТОСУВАННЯ ПРОТРУЙНИКІВ ПРЕМІС 25 І ПАНОКТИН ТОТАЛЬ НА ЗЕРНОВИХ КОЛОСОВИХ КУЛЬТУРАХ В УМОВАХ ПРИКАРПАТТЯ ТА ЛІСОСТЕПУ УКРАЇНИ

03.00.16 -- екологія

АВТОРЕФЕРАТ

дисертації на здобуття наукового ступеня

кандидата сільськогосподарських наук

КИЇВ -- 2004

Дисертацією є рукопис

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

Науковий керівник -- | доктор сільськогосподарських наук, професор КАВЕЦЬКИЙ Володимир Миколайович,

Інститут екогігієни і токсикології ім.Л.І.Медведя, завідувач лабораторії екотоксикології і гігієни агрохімікатів

Офіційні опоненти -- | доктор сільськогосподарських наук, професор

БУБЛИК Людмила Іванівна,

Інститут захисту рослин УААН,

завідувач лабораторії аналітичної

хімії пестицидів;

доктор сільськогосподарських наук, професор ЖЕРЕБКО Володимир Михайлович,

Національний аграрний університет,

професор кафедри хімічного захисту рослин |

Провідна установа : | Білоцерківський Державний аграрний університет. |

Захист відбудеться “_5___“ ____липня _______ 2004 року о _13___ 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 02.06.2004 р.

Вчений секретар

спеціалізованої вченої ради | Моклячук Л.І. |

ЗАГАЛЬНА ХАРАКТЕРИСТИКА РОБОТИ

Актуальність роботи. Засоби хімічного захисту рослин дозволяють зберегти до 20% урожаю сільськогосподарських культур і зменшити затрати на механізовану та ручну працю, але їх негативний вплив на навколишнє середовище переріс у потужний постійно діючий фактор екологічного ризику. Сучасні агроекотоксикологічні проблеми застосування пестицидів вимагають визначення екотоксикологічних критеріїв їх небезпеки.

Актуальною проблемою екотоксикології, пов’язаною з безпечним вико-ристанням пестицидів, є удосконалення підходів до оцінки їх негативної дії. Здатність пестицидів переходити по системі “грунт – рослина” і накопичуватись у врожаї вирощених культур та їх неоднакова персистентність у різних грунтово-кліматичних умовах вимагає перед впровадженням у сільськогосподарське виробництво попередньої перевірки їх у конкретних агроценозах України. Екотоксикологічна оцінка засобів захисту рослин включає систему спостережень, оцінку і прогноз рівня забруднення пестицидами з наступною розробкою заходів по оздоровленню навколишнього середовища.

Дослідження по вивченню нових протруйників Преміс 25, 2,5% т.к.с. і Паноктин тоталь, 32,5% т.к.с. (Преміс тотал) у Прикарпатті й Лісостепу України є актуальними і необхідними згідно Постанови Кабінету Міністрів від 4 березня 1996 року № 295 “Про затвердження Порядку проведення державних випробувань, державної реєстрації та перереєстрації, ведення переліків пестицидів і агрохімікатів, дозволених до використання в Україні.” Випробування указаних фунгіцидів дало можливість розробити рекомендації для застосування їх у сільськогосподарському виробництві України.

Зв’язок роботи з науковими програмами, планами, темами. Тема досліджень є складовою частиною програм ІАБ УААН: “Розробити інтегральні екотоксикологічні принципи нормування і критерії оцінки потенційного і фактичного рівня небезпеки забруднення засобами хімізації сільського господарства агроландшафтів України” (№ ДР 0197 U 015309); “Провести випробування протруйника Паноктин тоталь на ярому ячмені” (№ ДР 0196 U 009418); “Провести випробування протруйників Преміс 25 і Паноктин тоталь на озимій пшениці” (№ ДР 0196 U 015749).

Мета досліджень полягала в екотоксикологічному обгрунтуванні застосування нових протруйників зернових культур в умовах Прикарпаття та Лісостепу України і виявленні впливу цих препаратів на метаболізм рослин, урожай і його якість.

Для реалізації цієї мети вирішували наступні завдання:

-- вивчити швидкість детоксикації фунгіцидів: тритиконазолу (Преміс 25, 2,5% т.к.с.), тритиконазолу і ацетату гуазатину (Паноктин тоталь, 32,5% т.к.с.) у різних грунтово-кліматичних умовах;

-- встановити шкалу фітотоксичності застосування пестицидів за показниками біохімічного стану рослинного організму (активність пероксидази і поліфенолоксидази);

-- визначити ступінь небезпеки застосування пестицидів в умовах Прикарпаття й Лісостепу України;

-- вивчити біологічну, господарську і економічну ефективність протруйників Преміс 25, 2,5% т.к.с. і Паноктин тоталь, 32,5% т.к.с..

Об’єкт дослідження – вивчення екотоксикологічних властивостей нових засобів захисту зернових культур від хвороб у Прикарпатті й Лісостепу України для обгрунтування їх раціонального застосування та охорони навколишнього середовища.

Предмет дослідження – екотоксикологічна оцінка застосування протруйників Преміс 25, 2,5% т.к.с. і Паноктин тоталь, 32,5% т.к.с. на зернових колосових культурах в умовах Прикарпаття та Лісостепу України.

Наукова новизна одержаних результатів. Проведено екотоксикологічне обгрунтування застосування протруйників Преміс 25, 2,5% т.к.с. і Паноктин тоталь, 32,5% т.к.с. у Прикарпатті та Лісостепу України.

Виявлено закономірності поведінки протруйників у системі “грунт – рослина“ в умовах Івано-Франківської і Чернігівської областей. Визначені екотоксикологічні критерії небезпечності застосування препаратів, що досліджуються: константи швидкості детоксикації, періоди розпаду протруйників на 50% і 95%, розраховано коефіцієнти міграції в системі “грунт – рослина”, які визначають безпечні норми застосування даних препаратів.

Розроблена шкала різних рівнів фітотоксичності, яка відповідає чотирьом класам небезпечності пестицидів. За допомогою цієї шкали можна виявити мінімальні відхилення у метаболізмі рослин ще до появи видимих ознак, які виникають внаслідок дії пестицидів на рослини. Для цього за показниками біо-хімічного та фізіологічного стану рослинного організму у порівнянні з контролем визначають токсичну дію ксенобіотиків.

Підтверджено, що під дією полютантів у рослинному організмі відбуваються зміни у пероксидазному комплексі, здебільшого – підвищення активності пероксидази. На підставі аналізу стану пероксидази встановлено, що обробка насіння зернових культур протруйниками Преміс 25, 2,5% т.к.с. і Паноктин тоталь, 32,5% т.к.с. в рекомендованих нормах витрати (2,0 л/т) спричиняє напружену адаптацію рослинного організму до дії препарату, а норми витрати можна віднести до другого класу шкали рівнів фітотоксичності (мало небезпечних концентрацій), які обумовлюють локальні порушення обміну речовин, але не мають негативних наслідків для організму в цілому. Менші норми витрати препаратів відносяться до першого класу шкали (умовно безпечних концентрацій) і зумовлюють стимулюючий ефект.

Показано, що ризик застосування Премісу 25, 2,5% т.к.с. в умовах Прикарпаття та Лісостепу України за степенем небезпеки оцінюється як малонебезпечний, а Паноктину тоталь, 32,5% т.к.с. – помірно небезпечний. Ці препарати не накопичуються у врожаї зернових культур і не становлять потенційної небезпеки для навколишнього середовища.

Практичне значення роботи. Адаптовані методики визначення Премісу 25, 2,5% т.к.с. і Паноктину тоталь, 32,5% т.к.с. в грунті та рослинах озимої пшениці методами тонкошарової хроматографії (ТШХ), за допомогою яких встановлені динаміки вмісту та деградації фунгіцидів у грунті та рослинах в умовах Прикарпаття та Лісостепу України.

Побудовані експоненційні моделі, за допомогою яких встановлено константи швидкості виведення фунгіцидів, що дають можливість прогнозувати кількість полютантів в об’єктах навколишнього середовища через певний проміжок часу та періоди їх напіввиведення.

Розроблені нормативи застосування протруйників Преміс 25, 2,5% т.к.с. і Паноктин тоталь, 32,5% т.к.с. при вирощуванні зернових культур, встановлена їх біологічна ефективність та кінетика детоксикації в об’єктах агроценозу. Отримані матеріали покладені в основу реєстрації цих препаратів Управлінням з питань безпеки хімічних речовин при Кабінеті Міністрів України.

За результатами польових випробувань в Україні були зареєстровані для протруювання насіння зернових культур проти комплексу хвороб протруйники Преміс 25, 2,5% т.к.с. (посвідчення А-№00270 від 30.04.1998р.) і Паноктин тоталь, 32,5% т.к.с. (посвідчення А-№00203 від 15.09.1997р.).

Особистий внесок здобувача полягає у підготовці та проведенні дослідів та експериментів, спостережень, аналітичній роботі, написанні дисертації, обробці отриманих результатів і висновках з одержаної інформації.

Апробація результатів дисертації. Матеріали дисертації були заслухані на: науково-виробничій конференції “Оптимізація структури агроландшафтів і раціональне використання грунтових ресурсів “ (Київ, 2000р.); міжнародній науковій конференції “Сталий розвиток агроекосистем” (Вінниця, 2002р.); науково-практичній конференції “Актуальні проблеми токсикології, гігієни та аналітичної хімії пестицидів та агрохімікатів” (Київ, 2003р.). Результати досліджень обговорювались на засіданнях відділу екотоксикології і на засіданнях Вченої ради Інституту агроекології і біотехнології УААН.

Публікації результатів досліджень. За результатами досліджень опубліковані 5 наукових праць, з яких 3 – у фахових виданнях.

Структура та обсяг дисертації. Дисертація викладена на 167 сторінках машинописного тексту, складається зі вступу, 3 розділів, висновків, містить 44 таблиці і 30 рисунків. Перелік посилань включає 203 найменування, в тому числі 36 іноземних авторів.

ОСНОВНИЙ ЗМІСТ РОБОТИ

ОГЛЯД ЛІТЕРАТУРИ

Проведений аналіз та узагальнені літературні дані з проблеми застосування протруйників для захисту зернових культур від хвороб. Розглянуті основні фактори детоксикації фунгіцидів в об’єктах навколишнього середовища. Показано, що для обгрунтування застосуваня протруйників необхідним є екотоксикологічний моніторинг, який включає систему спостережень, оцінку і прогноз рівня забруднення фунгіцидами довкілля, з наступною розробкою заходів по оздоровленню навколишнього середовища. У системі такого моніторингу важливою складовою є комплексна екотоксикологічна оцінка нових протруйників з позицій токсикодинаміки і токсикокінетики, яка повинна проводитись за такими показниками: швидкість процесів детоксикації препаратів, фітотоксичність, біологічна, господарська і економічна ефективність, ступінь небезпеки застосування фунгіцидів.

УМОВИ ТА МЕТОДИКИ ПРОВЕДЕННЯ ДОСЛІДЖЕНЬ

Дослідження проводились в лабораторії моніторингу пестицидів відділу екотоксикології Інституту агроекології та біотехнології УААН. Польові досліди з вивчення впливу протруйників на продуктивність зернових культур проводили в 1996-1998 рр.та 2000-2001 рр. у Носівській селекційно-дослідній станції в зоні Лісостепу України і в Коломийській дослідній станції на Прикарпатті.

У Лісостепу України (грунт — чорнозем типовий малогумусний з рН 6,2; вмістом гумусу - 4,58 %); на Прикарпатті (грунт — дерново-середньопідзолистий поверхнево-глеюватий з рН 4,5; вмістом гумусу - 2,85 %).

При проведенні польових, вегетаційних, лабораторних дослідів використані загальноприйняті методики проведення досліджень (Доспехов Б.О.,1985; Юдин Ф.А., 1980). Висівали озиму пшеницю сорту Миронівська 61 та ярий ячмінь сортів Добробут і Звершення. Загальна площа дослідної ділянки становила 100 – 120 м2, площа облікової ділянки – 50 м2, повторність триразова, розміщення ділянок -- рендомізоване. Протруєння насіння проводили вручну.

Об’єктом дослідження є вивчення екотоксикологічних властивостей препаратів Премісу 25, 2,5% т.к.с. (д.р. тритиконазол) і Паноктину тоталь, 32,5% т.к.с. (д.р. тритиконазол + ацетат гуазатину) в об’єктах агроценозу. Для визначення динаміки вмісту залишків тритиконазолу у грунті, зерні і рослинному матеріалі використовувався метод хроматографії у тонкому шарі адсорбенту (метод затверджений Держхімкомісією № 80-97 від 19.12.1997 року). Вміст ацетату гуазатину визначали за методикою № 38-97 від 19.06.1997 року. Межа визначення тритиконазолу в об’єктах навколишнього середовища становить 0,05 мг/кг; ацетату гуазатину в рослинах -- 0,1 мг/кг, а в грунті – 0,04 мг/кг.

Для вивчення впливу фунгіцидів на зміну біохімічних показників зразків рослин проводили визначення активності оксидоредуктаз (поліфенолоксидази та пероксидази) за методикою А.І.Єрмакова (1985) спектрофотометричним методом.

Фітоекспертизу насіння проводили методом проростків з наступною мікроскопією (Наумов Н.А., 1970). Посівні якості визначали згідно ДСТУ ІSO-3230-95. В польових дослідах ураженість зернових культур хворобами оцінювали за методиками ВІЗР (Омелюта В.П., 1986; Афанасенко О.С., 1987).

Якісний аналіз урожаю зернових культур визначали за допомогою методу інфрачервоної спектроскопії на приладі NIR SCANNER (Русин Г.Г., 1990).

Статистична обробка даних проведена методами дисперсійного, регресійного і кореляційного аналізів (Доспехов Б.О.,1985; Юдин Ф.А., 1980) та за допомогою пакету Statistica 6,0 for Windows.

РЕЗУЛЬТАТИ ДОСЛІДЖЕНЬ

Динаміка розпаду Премісу 25, 2,5% т.к.с. і Паноктину тоталь, 32,5% т.к.с. в рослинах озимої пшениці та грунтах в умовах Прикарпаття й Лісостепу України. Для одержання рослинницької продукції, яка не містить залишків пестицидів або містить їх у допустимих межах, необхідно знати процес детоксикації пестицидів у рослинах і вміти керувати ним для досягнення вказаної мети. Одним із найбільш поширених методів вивчення цього процесу є визначення вмісту залишків фунгіцидів в об’єктах навколишнього середовища у різні терміни після їх застосування.

В польових умовах розпад пестицидів в об’єктах агроекосистеми відбувається за експоненційною моделлю. Для цієї моделі характерна залежність Ct = C0* e-kt (1), де Ct і C0 – значення концентрації пестициду в початковий і t – період часу, k – константа швидкості процесу. Особливість експоненційної моделі полягає в тому, що при різних абсолютних швидкостях у різні періоди відносна швидкість є величиною постійною. Розраховані за цією моделлю періоди розпаду T50 = 0,693/ k (2) ; Т95 = 3,0/k (3) теж не залежать від часу.

Результати вивчення динаміки розпаду протруйників показали, що константа швидкості їх розпаду, розрахована за експоненційною моделлю, найбільш досто-вірно відповідає процесам детоксикації протруйників у культурних рослинах та грунті. Динаміка розпаду ацетату гуазатину в об’єктах агроценозу подана у таблиці 1, а динаміка розпаду тритиконазолу в рослинах озимої пшениці – у таблиці 2.

Таблиця 1

Динаміка розпаду ацетату гуазатину в об’єктах агроценозу

Варіант | Знайдено мг/кг на . . . добу після обробки

1 | 14 | 25 | 30 | 60 | 80 | 95 | в зерні

Носівська селекційно-дослідна станція (1996-1998 рр.)

Паноктин тоталь, 1,5 л/т

(рослини пшениці) |

17,18 |

3,50 |

0,10 |

-- |

-- |

-- |

-- |

не зн.*

Паноктин тоталь, 1,5 л/т (грунт) |

2,80 |

1,43 |

-- |

0,67 |

0,15 |

0,04 |

-- | не зн.

Коломийська дослідна станція (2000-2001 рр.)

Паноктин тоталь, 1,5 л/т (рослини пшениці) |

16,36 |

3,65 |

0,31 |

0,10 |

-- |

-- |

-- |

не зн.

Паноктин тоталь, 1,5 л/т (грунт) |

3,03 |

1,66 |

-- |

0,84 |

0,30 |

0,09 |

0,05 |

не зн.

Примітка. не зн.* - не знайдено

Використовуючи отримані експериментальні дані та рівняння реакції першого порядку (1 і 2) були розраховані константи швидкості розпаду (k, діб) і періоди напіврозпаду протруйників (Т50, діб) у піддослідних об’єктах. В умовах Носівської селекційно-дослідної станції у рослинах пшениці для Премісу 25 (д.р. тритиконазол) k =0,44 і Т50=1,6; а Паноктину тоталь (д.р ацетат гуазатину) k=0,11 і Т50=6,3; у грунті (д.р. ацетат гуазатину) k=0,05 і Т50=13,9. В умовах Коломийської дослідної станції кінетичні показники мали такі значення: для Премісу 25 (д.р. тритиконазол) у рослинах k =0,37 і Т50=1,9; для Паноктину тоталь (д.р. тритиконазол) k=0,45 і Т50=1,5; (д.р. ацетат гуазатину) k=0,12 і Т50=5,8; у грунті (д.р. ацетат гуазатину) k=0,04 і Т50=17,3.

Таблиця 2

Динаміка розпаду тритиконазолу в рослинах озимої пшениці

Варіант | Знайдено мг/кг на . . . добу після обробки

1 | 3 | 5 | 6 | 7 | 8 | 9 | в зерні

Носівська селекційно-дослідна станція (1996-1998 рр.)

Преміс, 1,5 л/т | 1,20 | 0,93 | 0,28 | 0,17 | 0,05 | не зн. | не зн. | не зн.*

Паноктин

тоталь, 1,5 л/т |

1,41 |

0,78 |

0,12 |

0,04 |

не зн. |

не зн. |

не зн. |

не зн.

Коломийська дослідна станція (2000-2001 рр.)

Преміс, 1,5 л/т | 1,25 | 0,57 | 0,31 | 0,18 | -- | 0,10 | 0,05 | не зн.

Паноктин

тоталь, 1,5 л/т |

1,36 |

0,52 |

0,26 |

0,15 |

-- |

0,05 |

не зн. |

не зн.

Примітка. не зн.* - не знайдено

За результатами досліджень можна зробити висновок, що на дерново-середньопідзолистих поверхнево-глеюватих грунтах Івано-Франківської області процес розпаду протруйників Премісу 25 і Паноктину тоталь відбувається повільніше. Це явище можна пояснити різними фізико-хімічними властивостями даних грунтів: нижчим вмістом гумусу, підвищеною кислотністю і вологістю та ослабленою мікробіологічною діяльністю і т.д. Так, рН сольової витяжки дерново-середньопідзолистих поверхнево-оглеєних грунтів Прикарпаття становить 4,5; а рН чорноземів типових малогумусних зони Лісостепу має значення 6,8; а в більш кислому середовищі пестициди розкладаються повільніше. Крім того, високий вміст рухомого алюмінію (8,46 мг на 100 г грунту) погіршує хід біологічних процесів, особливо розвиток мікроорганізмів, що також затримує деградацію пестицидів у грунті. Через уповільнення процесу детоксикації пестицидів у Прикарпатті забезпечується триваліший захист проростків зернових культур від хвороб.

Метрологічна характеристика кінетичних показників розпаду Паноктину тоталь, 32,5% т.к.с. в рослинах і грунтах у залежності від грунтово-кліматичних умов. Шляхом приведення експоненційної залежності Сt=Co*e-kt (1) до лінеаризованого вигляду lnCt=lnCo–kt (4) і побудови на основі експериментальних даних рівнянь регресії Y=A+BX (5) знаходять значення Co і k. Далі розраховують Т50 і Т95 за формулами 2 і 3.

Динаміка розпаду Паноктину тоталь (д.р. ацетат гуазатину) у чорноземі типовому малогумусному відбувається за експоненційним рівнянням у=2,94*ехр(–0,05t), (r=0,99). Після приведення цього рівняння у лінеаризований вигляд при довірчій ймовірності 95% ми одержали наступну залежність - Ln(Ct)=1,12–0,05х, яка показана на рис.1. В результаті регресійного аналізу були знайдені стандартні відхилення: а=0,02 і в=0,0008. Підставивши їх у початкову рівність (1) (при n=5 tst=2,77), одержимо - у=(2,94±0,055)*ехр[(-0,05±0,0022)*t].

Детоксикація Паноктину тоталь (д.р. ацетат гуазатину) у дерново-середньопідзолистому поверхнево-оглеєному грунті відбувається за таким рівнянням - у=3,16*ехр(–0,45t), (r=0,99). Логарифмічне рівняння має такий вигляд - Ln(Ct)=1,16–0,043х (рис.1). В результаті регресійного аналізу були знайдені стандартні відхилення: а=0,023 і в=0,013. Підставивши їх у початкову рівність (1) (при n=5 tst=2,77), одержимо: у=(3,16 ± 0,064)*ехр[(-0,45±0,036)*t].

Рис.1. Оцінка ймовірності залежностей розпаду Паноктину тоталь, 32,5% т.к.с. (д.р.ацетат гуазатину) від грунтово-кліматичних умов Прикарпаття й Лісостепу України.

Аналізуючи рис.1, ми відмічаємо, що детоксикація ацетату гуазатину в умовах дерново-середньопідзолистих поверхнево-оглеєних грунтів відбувається з меншою швидкістю, ніж на чорноземах типових малогумусних. Цей висновок статистично підтверджується результатами досліджень. Детоксикація фунгіцидів Преміс 25 та Паноктин тоталь у рослинах та грунтах Лісостепу й Прикарпаття відбувається швидко і тому залишки цих препаратів не накопичуються у сільськогосподарській продукції.

Вплив фунгіцидів на ферментативну активність рослин. Вплив хімічних препаратів - протруйників на культурні рослини оцінюють таким екотоксикологічним критерієм, як фітотоксичність. Для характеристики даного показника існує загальноприйнята чотирьохбальна шкала, яка враховує площу опіків листкової поверхні рослин. Але відхилення від нормального функціонування рослинного організму можуть фіксуватись на більш ранніх етапах впливу сторонніх хімічних сполук, що проявляється в зміні біохімічних реакцій організму.Тому запропонована шкала різних рівнів фітотоксичності за показниками зміни активності пероксидази, яка відповідає чотирьом класам небезпечності пестицидів:

1 - умовно безпечна концентрація (УБК), обумовлює стимулюючий ефект;

2 - мало небезпечна концентрація (МБК), обумовлює локальні порушення обміну речовин, які не мають негативних наслідків для організму в цілому;

3 - субтоксична концентрація (СТК), обумовлює пригнічення рослинного організму в цілому;

4 - токсична концентрація (ТК), спричинює опіки листкової поверхні.

Вона дозволяє виявити мінімальні відхилення у метаболізмі рослин ще до появи видимих ознак, які виникають внаслідок дії пестицидів на рослини.

Ферментні системи, як біотести функціонального стану рослин, якості рослинницької продукції і екологічної ситуації під дією фунгіцидів практично не вивчені. Враховуючи важливість пероксидази у механізмі адаптації рослин до різноманітних стресів, ми вивчали процеси зміни активності пероксидази під впливом фунгіцидів. Стан пероксидази змінюється за хвильовим процесом. У дослідах ми спостерігали хід змін активності ферменту від концентрації фунгіцидів у поліномічній залежності, що характерна для більшості біологічних об’єктів (рис.2).

Рис.2. Зміна активності пероксидази в проростках пшениці у відносних одиницях (С) в залежності від концентрації препаратів (контроль=1)

Такий спосіб порівняння активності пероксидази у відносних одиницях щодо контролю, де контроль прийнято за одиницю, був запропонований Рябченко Н.А., Коцюбинською Н.П.(2000 р.).

Аналіз зміни активності пероксидази в рослинах пшениці в залежності від динаміки вмісту тритиконазолу – д.р. препаратів Премісу 25 і Паноктину тоталь показав, що початкове надходження препаратів призвело до інактивації пероксидази на 7,8-3,6 мкмоль/г сирої речовини відповідно у порівнянні з контролем. А вже через вісім діб після обробітку, коли вміст фунгіциду був мінімальним, активність ферменту наблизилась до рівня контролю і навіть перевищила його. Після повного розпаду протруйників активність пероксидази зростає, що пов’язано з процесом відновлення рослинного організму до контрольного стану внаслідок дії Премісу 25 і Паноктину тоталь, які в даному випадку є стрес-факторами.

Отже, за станом окислювально-відновного ферменту пероксидази можна з високим ступенем ймовірності характеризувати дію певної хімічної сполуки на рослинний організм, а саме: величину токсичної дії, тривалість її, а також можливість відновлення, а звідти - можливість адаптації рослини до певного препарату або норми витрати.

В результаті досліджень рекомендовані норми витрати протруйників (2,0 л/т) згідно запропонованої шкали можна віднести до 2-го рівня фітотоксичності - мало небезпечних концентрацій. Менші норми витрати (1,0 л/т) можна віднести до першого класу шкали (умовно безпечних концентрацій).

Біологічна ефективність протруйників. Вивчена біологічна ефективність протруйників Преміс 25 та Паноктину тоталь проти гельмінтоспоріозної, альтер-наріозної та фузаріозної інфекції зернових культур, яка представлена грибами Helminthosporium, Alternaria і Fusarium, причому на озимій пшениці переважала фузаріозно-альтернаріозна, а на ярому ячмені - гельмінтоспоріозна інфекція (рис.3 і 4).

Рис.3. Склад мікрофлори насіння пшениці.

Рис.4. Склад мікрофлори насіння ячменю.

При застосуванні протруйника Паноктин тоталь в нормах витрати 1,5-2,0л/т відмічене стабільне і досить високе пригнічення патогенної мікрофлори на 94,7...100,0% на обох культурах. Ефективність фунгіцидної дії Преміс 25 була дещо нижчою у порівнянні з попереднім препаратом та еталоном. Пригнічення патогенної мікрофлори у цих варіантах складало 47,8...75,8%.

Біологічна ефективність Паноктину тоталь була високою (табл.3). Збудників гельмінтоспоріозу він пригнічував на 69-73% на озимій пшениці і на 78-83% на ярому ячмені. І забезпечив майже повний захист (94%) зернових культур від збудників борошнистої роси. Преміс був ефективнішим при нормі витрати 2,0 л/т. На ярому ячмені біологічна дія обох протруйників при більшій нормі становила 83-100%. Збудників летючої сажки Преміс 25 і Паноктин тоталь зупинили повністю.

Таблиця 3

Ефективність дії (Ед, %) протруйників на зернових культурах в умовах Носівської селекційно-дослідної станції (середнє за 1996-1998 рр.)

Варіант | Норми витрати, л/т, кг/га | Фази розвитку

Кущіння - весна | МВС

Гельмінтоспоріоз | Борошниста роса | Гельмінтоспоріоз

Озима пшениця

Байтан ун.- (еталон) | 2,0 | 32,0 | 72,0 | 47,0

Преміс 25 | 1,3 | 36,0 | 69,0 | 39,0

Преміс 25 | 1,5 | 39,0 | 77,0 | 57,0

Паноктин тоталь | 1,3 | 37,0 | 91,0 | 69,0

Паноктин тоталь | 1,5 | 71,0 | 94,0 | 73,0

Ярий ячмінь

Варіант | Норми витрати, л/т, кг/т | Кущіння | МВС | Колосіння

Гельмінтоспоріоз | Гельмінтоспоріоз | Летюча сажка

Вітавакс - (еталон) | 2,0 | 80,00 | 81,0 | 100,00

Преміс 25 | 1,5 | 82,0 | 75,00 | 88,0

Преміс 25 | 2,0 | 91,0 | 82,0 | 100,00

Паноктин тоталь | 1,5 | 91,0 | 78,0 | 88,0

Паноктин тоталь | 2,0 | 100,00 | 83,0 | 100,00

Примітка. МВС – молочно-воскова стиглість.

Показана висока біологічна ефективність (88-92%) протруйників Преміс 25 і Паноктин тоталь проти борошнистої роси на озимій пшениці в умовах Прикарпаття (рис.5). Проти кореневих гнилей їх дія була дещо нижчою і становила 29-57%. Ефективнішим препаратом був Паноктин тоталь з нормою витрати 2,0 л/т.

На ярому ячмені (рис.6) біологічна ефективність була дуже високою і проти борошнистої роси (88-89%) і проти гельмінтоспоріозу (67-83%).

Рис.5. Ефективність дії протруйників проти збудників хвороб озимої пшениці. Коломийська дослідна станція (2000-2001 рр.)

Рис.6. Ефективність дії протруйників на ярому ячмені, Коломийська дослідна станція (2000-2001 рр.).

Отже, обидва протруйники виявились досить ефективними в умовах Прикарпаття, що дає підставу рекомендувати їх для застосування у Західному регіоні України. Для отримання кращого захисту зернових культур від хвороб протруйники Преміс 25, 2,5% т.к.с. і Паноктин тоталь, 32,5% т.к.с. доцільно застосовувати у нормі витрати 2,0 л/т.

Вплив фунгіцидів на урожайність та якість зернових культур. Застосування протруйників озимої пшениці в Лісостепу України сприяє статистично ймовірному приросту урожайності від 3,0 до 3,7 ц/га у порівнянні з контролем. Найбільш виповнене зерно з масою 1000 насінин 45,1 г було одержане на варіанті, обробленому Паноктином тоталь з розрахунку 1,5 л/т. Внаслідок застосування протруйників Преміс і Паноктин тоталь збережена урожайність ярого ячменя становила 0,4-1,9 ц/га. Зерно пшениці вищої якості було отримане на варіанті з Премісом при витраті 1,3 л/т. Вміст білку становив 14,6% і клейковини 31,5 %. Майже такі ж дані були отримані і на варіанті з Паноктином тоталь – 1,5 л/т. На ярому ячмені найнижчий вміст білку 11,8 % був отриманий на варіанті з Премісом – 2,0 л/т, а найбільший – на варіанті з Паноктином тоталь – 2,0 л/т.

В умовах Прикарпаття найвища маса 1000 насінин (44,2 г) і найбільша натура зерна пшениці (816,0 г) були отримані на варіанті із застосуванням Паноктину тоталь у нормі 2,0 л/т. Вищою була врожайність на цьому ж варіанті, а її приріст становив 5,4 ц/га. На ярому ячмені збережений урожай коливався в межах 2,1- 4,0 ц/га у порівнянні з контролем. Протруйники позитивно вплинули і на якість зерна озимої пшениці: вміст білку зріс на 1,5-1,8%, а клейковини – на 2,3-3,6% у порівнянні з контролем. Найвищою якість зерна була на варіантах, де застосували Преміс і Паноктин тоталь у нормі витрати 2,0 л/т. На ярому ячмені фунгіциди сприяли підвищенню вмісту білка на 0,4-0,7 % у порівнянні з контролем (без використання протруйників).

Отже, в ході досліджень не виявлено відчутного пригнічення зернових колосових культур фунгіцидами Преміс 25, 2,5% т.к.с. і Паноктин тоталь, 32,5% т.к.с.

Фітотоксичність препаратів Преміс 25 і Паноктин тоталь. Вивчення впливу протруйників на польову схожість насіння зернових культур показало відсутність фітотоксичної дії даних препаратів у Прикарпатті. У Лісостеповій зоні спостерігається незначне зниження схожості насіння озимої пшениці на 3,3-4,6% внаслідок застосування Паноктину тоталь, а на ярому ячмені на 11,2-14,0% – внаслідок використання фунгіцидів Преміс 25 і Паноктин тоталь.

Екотоксикологічна оцінка небезпечності фунгіцидів для агроценозу. Для оптимізації асортименту пестицидів з урахуванням відвернення їх негативної післядії на навколишнє середовище і людину здійснюються спроби кількісно оцінити їх екотоксикологічну небезпеку.

Ступінь небезпеки пестицидів як забруднювачів біосфери характеризують такі параметри, як стійкість в об’єктах середовища (грунт, вода, рослини), рухомість речовини, здатність до накопичення у біологічних системах, токсичність речовини для організму пеплокровних, корисної флори і фауни.

Існує ряд класифікацій ступеня токсичності та небезпеки пестицидів. Санітарна служба Міністерства охорони здоров’я України оцінює властивості пестицидів за схемою токсиколого-гігієнічної класифікації, розробленою у ВНДІГІНТОКС під керівництвом академіка Л.І.Медведя. На основі цих показників встановлюються гігієнічні нормативи: МДР в урожаї, ГДК у грунті, повітрі, “час очікування”, тобто час від останнього обробітку культури до збирання урожаю. Однак ця класифікація недостатньо відображає небезпеку хімічних засобів як забруднювачів наземних і водних екосистем.

М.С.Соколов із співавторами розробили схему екотоксикологічної класифікації, у якій недостатньо враховано їх шкідливу дію на організм людини.Тому у своїй роботі ми використали систему інтегральної класифікації пестицидів, розроблену в Інституті захисту рослин УААН (В.П.Васильєв, В.М.Кавецький, Л.І.Бублик, 1989р.), яка включає оцінку пестицидів за токсиколого-гігієнічним (КА) та екотоксикологічним (КБ) показниками. Цю класифікацію можна представити у вигляді шкали із семи ступенів небезпеки, які визначають за рівнянням: СН = (КА + КБ) – 1, де СН – інтегральний ступінь небезпеки пестицидів; КА і КБ – класи небезпеки за категоріями А і Б.

Рівень небезпеки характеризує пестициди таким чином: 1 і 2 – особливонебезпечні, 3 – небезпечні, 4 і 5 – помірно небезпечні, 6 і 7 – малонебез-печні. Якщо є можливість вибору, то бажано застосовувати препарати зі ступенем 4-7.

?? ???????? ????????? ????? ??????????????? ?? ?????? ???????????? ??????, ???? ?????? ??????????? ??? ?????????????.

Встановлено, що Преміс 25, 2,5% т.к.с. (д.р. тритиконазол) за інтегральною класифікацією має ступінь небезпеки 7 і належить до мало небезпечних пестицидів, а Паноктин тоталь, 32,5% т.к.с. (д.р. ацетат гуазатину) має 4 ступінь і відноситься до помірно небезпечних пестицидів.

Щоб визначити середньозважений інтегральний ступінь небезпеки Соі Паноктину тоталь, 32,5% т.к.с., користувались формулою:

m1 C01+ m2С02

Соі = ------------------ (2)

М

де m1 – масова частка однієї діючої речовини;

m2 – масова частка другої діючої речовини;

C01 і C02 – інтегральні ступені небезпеки діючих речовин за двома класифікаціями.

При поєднанні помірнотоксичного ацетату гуазатину (ступінь небезпечності 4) і малотоксичного тритиконазолу (ступінь небезпечності 7) середньозважений інтегральний ступінь небезпеки Паноктину тоталь, 32,5% т.к.с. становить 4,2. Отже, при поєднанні більш токсичних речовин з менш токсичними ми отримуємо препарат, який має ширший спектр фунгіцидної активності, позитивно впливає на урожайність та якість зерна і є малонебезпечним для агробіоценозу. Тому протруєння насіння є необхідним, обов’язковим і безпечним прийомом у технологіях вирощування зернових культур.

Ступінь небезпеки пестициду в подальшому використовується для розрахунку потенційної небезпеки препарату для агроценозу за агроекотоксикологічним індексом.

Отже, в результаті досліджень доведено, що ризик застосування протруйників Преміс, 2,5% т.к.с. і Паноктин тоталь, 32,5% т.к.с. мінімальний. Ці препарати не накопичуються у врожаї зернових культур і не становлять потенційної небезпеки для навколишнього середовища. Тому їх можна рекомендувати для застосування у сільськогосподарському виробництві Прикарпаття й Лісостепу України.

ВИСНОВКИ

1. Для екотоксикологічного обгрунтування застосування протруйників необхідним є їх моніторинг пестицидів, який включає вивчення динаміки і кінетики процесів детоксикації, оцінку негативного впливу їх застосування, вивчення фітотоксичності, біологічної, господарської та економічної ефективності.

2. За результатами моніторингу протруйників в агроценозах зернових колосових культур Лісостепу та Прикарпаття України підтверджено, що розпад пестицидів відбувається за експоненційною моделлю. Розраховані константи швидкості розпаду (k) та періоди напіврозпаду (Т50): в умовах Носівської СДС у рослинах озимої пшениці для Премісу 25, 2,5% т.к.с. (д.р. тритиконазол) k =0,44 і Т50=1,6; для Паноктину тоталь (д.р ацетат гуазатину) k=0,11 і Т50=6,3; у грунті (д.р. ацетат гуазатину) k=0,05 і Т50=13,90. В умовах Коломийської ДС кінетичні показники мали такі значення: у рослинах озимої пшениці для Премісу 25 (д.р. тритиконазол) k =0,37 і Т50=1,90; для Паноктину тоталь 32,5% т.к.с. (д.р. тритиконазол) k=0,45 і Т50=1,50; (д.р. ацетат гуазатину) k=0,12 і Т50=5,80; у грунті (д.р. ацетат гуазатину) k=0,04 і Т50=17,30.

3. Експериментально доведено і статистично підтверджено, що на дерново-середньопідзолистих поверхнево-глеюватих грунтах Прикарпаття протруйники розкладаються повільніше, ніж на чорноземах типових малогумусних зони Лісостепу. Через уповільнення процесу детоксикації пестицидів у Прикарпатті забезпечується триваліший захист проростків зернових культур від хвороб.

4. Запропонована шкала рівнів фітотоксичності за показниками зміни активності пероксидази, яка відповідає чотирьом класам небезпечності пестицидів. Обробка насіння зернових культур протруйниками Преміс 25, 2,5% т.к.с. і Паноктин тоталь, 32,5% т.к.с. в рекомендованих нормах витрати (2,0л/т) спричиняє задовільну адаптацію рослин до дії препарату, а їх норми витрати можна віднести до другого класу шкали (мало небезпечних концентрацій). Менші норми витрати (1,5л/т) препаратів відносяться до першого класу шкали рівнів фітотоксичності (умовно безпечних концентрацій) і зумовлюють стимулюючий ефект.

5. Встановлений склад мікофлори насіння зернових культур. Зараженість насіння озимої пшениці грибами роду Alternaria досягає 46%, а ярого ячменю грибами роду Helminthosporium - 70%. За таких рівнів ураженості насіння ячменю рекомендовано проводити його протруювання Паноктином тоталь з нормою витрати 2,0л/т. Коли ураженість насіння не перевищує 40%, можливе застосування протруйника з нормою витрати 1,5л/т.

6. В Лісостепу України протруйник Паноктин тоталь на зернових культурах мав вищу біологічну ефективність, ніж Преміс 25 і забезпечив захист на 93-100% від збудників борошнистої роси і гельмінтоспоріозу на 73-100,0%.

В умовах Прикарпаття ці препарати теж забезпечили високу біологічну ефективність: 87-92% проти борошнистої роси і дещо нижчу проти кореневих гнилей озимої пшениці 57%; а проти гельмінтоспоріозу ярого ячменю – високу (67-83%).

7. Доведено, що обробка насіння протруйниками Преміс 25 і Паноктин тоталь не має фітотоксичної дії на зернові культури і позитивно впливає на їх урожайність і якість. Приріст урожайності озимої пшениці на чорноземах типових становив 3,7-4,7 ц/га, а на ярому ячмені 1,9-2,6 ц/га. Зерно пшениці кращої якості було отримане на варіанті з Премісом 1,3 л/т, а зерно ярого ячменю – при обробці Премісом 2,0 л/т.

В умовах дерново-середньопідзолистих грунтів збережений урожай озимої пшениці становив 4,9-5,4 ц/га і ярого ячменю 2,1-3,8 ц/га. Якість зерна була вища при використанні Паноктину тоталь 2,0 л/т.

8. Підтверджено, що протруєння насіння є економічно доцільним засобом. Рентабельність виробництва озимої пшениці була досить високою і становила 88,3-98,2%; ярого ячменю – 61,5-79,5%. Найбільший прибуток був отриманий на варіантах з Премісом 25, 2,5% т.к.с. з нормами витрати 1,5л/т і 2,0 л/т.

9. Виявлено, що застосування суміші препаратів тритиконазолу і ацетату гуазатину знижує середньозважений інтегральний ступінь небезпечності Паноктину тоталь, 32,5% т.к.с. з 4,0 до 4,2 та підвищує біологічну ефективність і продуктивність у порівнянні з препаратом Преміс 25, 2,5% т.к.с.

10. Встановлено, що Преміс 25, 2,5% т.к.с. (д.р. тритиконазол) за інтегральною класифікацією має ступінь небезпеки 7 і належить до мало небезпечних пестицидів, а Паноктин тоталь, 32,5% т.к.с. (д.р. ацетат гуазатину) – має 4 ступінь і відноситься до помірно небезпечних пестицидів. Ці препарати не накопичуються у врожаї зернових культур і не становлять потенційної небезпеки для навколишнього середовища.

РЕКОМЕНДАЦІЇ ВИРОБНИЦТВУ

З метою оздоровлення насіннєвого матеріалу зернових культур та регуляції чисельності патогенів в агроценозах України рекомендовано Управлінню з питань безпеки хімічних речовин при Кабінеті Міністрів України зареєструвати протруйники Преміс 25, 2,5% т.к.с. і Паноктин тоталь, 32,5% т.к.с. на озимій пшениці у нормі витрати 1,3-1,5 л/т, а на ярому ячмені – 1,5-2,0 л/т, які за результатами польових випробувань були зареєстровані для протруювання насіння зернових культур проти комплексу хвороб.

СПИСОК ОПУБЛІКОВАНИХ ПРАЦЬ ЗА ТЕМОЮ ДИСЕРТАЦІЇ

1. Кицно Л.В., Кавецкий В.Н., Коломиец Н.Д., Маркарова К.А. Премис и Премис тотал против семенной инфекции зерновых культур // Защита и карантин растений – 1998.- №2.- С.18-19. (Особистий внесок здобувача полягає в одержанні експериментальних даних, їх аналізі та формуванні висновків).

2. Коломієць Н.Д., Кавецький В.М. Фітотоксичність – як біотест для екотоксикологічної оцінки пестицидів // Збірник наук. праць. Агроекологія і біотехнологія.— К.: Нора-прінт, 2000.- вип.4.- С.32-35. (Особистий внесок здобувача полягає в одержанні експериментальних і зборі літературних даних, їх аналізі та формуванні висновків).

3. Коломієць Н.Д., Кавецький В.М. Екотоксикологічна оцінка сучасних протруйників зернових культур // Вісник аграрної науки – 1998.-№3-4.-С.60-62. (Особистий внесок здобувача полягає в одержанні експериментальних і зборі літературних даних, їх аналізі та формуванні висновків).

4. Коломієць Н.Д. Екотоксикологічне обгрунтування застосування Премісу і Преміс тоталу – протруювачів зернових культур // Сталий розвиток агроекосистем : Матеріали міжнародної наукової конференції. – Вінниця: 2002.- С.93-95.

5. Коломієць Н.Д. Екотоксикологічна оцінка небезпечності пестицидів за фітотоксичністю // Науково-виробнича конференція “Оптимізація структури агроландшафтів і раціональне використання грунтових ресурсів.” – Київ: ДІА, 2000.— С.101-102.

Коломієць Н.Д. Екотоксикологічне обгрунтування застосування протруйників Преміс 25 і Паноктин тоталь на зернових колосових культурах в умовах Прикарпаття та Лісостепу України. – Рукопис.

Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата сільськогосподарських наук за спеціальністю 03.00.16 – екологія. – Інститут агроекології та біотехнології УААН, Київ, 2004.

На основі проведених досліджень дана екотоксикологічна оцінка застосування протруйників зернових культур Премісу 25 і Паноктину тоталь в Лісостепу України та Прикарпатті. Вивчена їх поведінка у системі “грунт- рослина” і встановлений ступінь небезпеки за кінетичними показниками. Розроблена шкала різних рівнів фітотоксичності за показниками зміни активності пероксидази, яка відповідає чотирьом класам небезпечності пестицидів і дозволяє виявляти мінімальні відхилення у метаболізмі рослин ще до появи видимих ознак негативної дії пестицидів на рослини.

Проведені дослідження по вивченню біологічної ефективності даних протруйників проти сажкової, гельмінтоспоріозної, альтернаріозної та фузаріозної інфекції озимої пшениці і ярого ячменю. Розроблені нормативи застосування протруйників Премісу 25, 2,5% т.к.с. і Паноктину тоталь, 32,5% т.к.с. в залежності від ступеня ураження рослин, встановлена їх господарська та економічна ефективність. Отримані матеріали покладені в основу реєстрації цих препаратів Управлінням з питань безпеки хімічних речовин при Кабінеті Міністрів України.

Ключові слова: моніторинг, протруйники, динаміка, екологічний ризик.

Коломиец Н.Д. Экотоксикологическое обоснование применения протравителей Премис 25 и Паноктин тоталь на зерновых колосовых культурах в условиях Предкарпатья и Лесостепи Украины. – Рукопись.

Дисертация на соискание ученой степени кандидата сельскохозяйственных наук по специальности 03.00.16 – экология. – Институт агроэкологии и биотехнологии УААН, Киев, 2004.

На основании проведенных исследований дана экотоксикологическая оценка применения протравителей зерновых культур Премиса 25 и Паноктина тоталь в условиях Предкарпатья и Лесостепи Украины. Изучено их поведение в системе “почва – растение” за кинетическими показателями (константа скорости распада (k, суток); период полураспада (Т50, суток); коэфициент миграции). В условиях НСДС в растениях пшеницы для Премиса 25 (д.в. тритиконазол) k=0,32 и Т50 =2,2; для Паноктина тоталь (д.в.тритиконазол) k =0,44 и Т50=1,6; (д.в. ацетат гуазатина) k=0,11 и Т50=6,3; в почве (д.в. ацетат гуазатина) k=0,05 и Т50=13,90. В условиях КДС кинетические показатели имели такие значения: в растениях для Премиса 25 (д.в. тритиконазол) k =0,37 и Т50=1,90; для Паноктина тоталь (д.в. тритиконазол) k=0,45 и Т50=1,50; (д.в. ацетат гуазатина) k=0,12 и Т50=5,80; в почве (д.в. ацетат гуазатина) k=0,04 и Т50=17,30.

Доказано, что на дерново-среднеподзолистых почвах Предкарпатья протравители разлагаются медленнее, чем на чернозёмах типичных Лесостепной зоны.

Разработана шкала уровней фитотоксичности по показателям изменений активности пероксидазы, которая отвечает четырём классам опасности пестицидов и позволяет обнаружить минимальные отклонения в