ІНСТИТУТ ЗАХИСТУ РОСЛИН УААН
ІНСТИТУТ ЗАХИСТУ РОСЛИН УААН
ГУНЧАК ВОЛОДИМИР МИХАЙЛОВИЧ
УДК: 631.95:632.934+631.1
ЕКОТОКСИКОЛОГІЧНЕ ОБҐРУНТУВАННЯ
ХІМІЧНОГО ЗАХИСТУ ЗЕРНОВИХ КОЛОСОВИХ
КУЛЬТУР ВІД ШКІДЛИВИХ ОРГАНІЗМІВ В ЛІСОСТЕПУ
ТА ПЕРЕДГІР’Ї БУКОВИНИ
03.00.16 – екологія
АВТОРЕФЕРАТ
дисертації на здобуття наукового ступеня
кандидата сільськогосподарських наук
Київ – 2006
Дисертацією є рукопис
Робота виконана в Інституті захисту рослин Української Академії Аграрних Наук в лабораторії аналітичної хімії пестицидів
Науковий керівник – доктор сільськогосподарських наук, професор
БУБЛИК ЛЮДМИЛА ІВАНІВНА,
Інститут захисту рослин УААН,
завідувач лабораторії аналітичної хімії пестицидів
Офіційні опоненти: доктор сільськогосподарських наук, професор
ЧАЙКА ВОЛОДИМИР МИКОЛАЙОВИЧ,
Інститут захисту рослин УААН, науковий
співробітник лабораторії прогнозів і економіки
кандидат сільськогосподарських наук
РИЖЕНКО НАТАЛІЯ ОЛЕКСАНДРІВНА,
Інститут екогігієни і токсикології ім. Л.І.Медведя
Міністерства охорони здоров’я України,
науковий співробітник лабораторії екотоксикології
і гігієни агрохімікатів
Провідна установа – Полтавська державна аграрна академія
Міністерства аграрної політики України, м. Полтава
Захист відбудеться 15.09.2006 року о 10 годині на засіданні спеціалізованої вченої ради Д 26.376.01 в Інституті захисту рослин УААН за адресою: 03022, м. Київ – 22, вул. Васильківська, 33, корпус №1, зал засідань
З дисертацією можна ознайомитись в бібліотеці Інституту захисту рослин УААН за адресою: 03022, м. Київ – 22, вул. Васильківська, 33, корпус №1, 4-й поверх, кім. №65
Автореферат розісланий 09.08.2006 року
Вчений секретар
спеціалізованої вченої ради Охрімчук В.М.
ЗАГАЛЬНА ХАРАКТЕРИСТИКА РОБОТИ
Актуальність теми. Зернові колосові культури в землеробстві України, зокрема Буковини, займають провідне місце. Стабільному збільшенню виробництва зерна, що є актуальною і важливою проблемою, сприяють всебічно обґрунтовані заходи захисту рослин від шкідливих організмів, від яких щорічно втрачається понад 30% урожаю. Завдяки своїй високій ефективності, хімічний метод захисту сільськогосподарських культур є основним. Для обґрунтування екологічно безпечного застосування пестицидів, оновлення та удосконалення їх асортименту необхідним є моніторинг, який включає в себе контроль, вивчення динаміки вмісту залишків пестицидів в рослинах та ґрунті, оцінку і прогнозування забруднення навколишнього середовища. Екотоксикологічне обґрунтування застосування пестицидів при вирощуванні зернових колосових культур, яке ґрунтується на уявленні про рослини і навколишнє середовище, як єдиної біологічної системи, дозволить забезпечити необхідну ефективність дії препаратів по відношенню до шкідливих організмів, уникнення небезпечного впливу на корисні та отримання якісного врожаю.
Зв’язок роботи з науковими програмами. Дослідження проводилися у 2001-2005 роках в рамках програм „Сформувати асортимент нових пестицидів, розробити та удосконалити технології їх застосування”, номер державної реєстрації ДР 01970012336; „Дати теоретичне обґрунтування раціонального застосування пестицидів в інтегрованій системі захисту рослин”, номер ДР 0101V003860; „Розробити методи визначення нових пестицидів та продуктів їх розпаду і перетворення у рослинах, ґрунті і воді”, номер ДР 0104V002902.
Мета і завдання досліджень. Мета досліджень полягала у екотоксикологічному обґрунтуванні застосування пестицидів при вирощуванні зернових колосових культур в Лісостепу та Передгір’ї Буковини.
Дослідження були направлені на вирішення таких завдань:
- моніторинг фітосанітарного стану посівів зернових колосових культур в Лісостепу та Передгір’ї Буковини;
- моніторинг рівня забрудненості ґрунту та рослинної продукції пестицидами в Лісостепу та Передгір’ї Буковини;
- вивчити динаміку процесів детоксикації сучасних пестицидів в рослинах, зерні та ґрунті;
- визначити ступінь небезпечності застосування сучасних пестицидів для захисту зернових колосових культур від шкідливих організмів;
- провести екотоксикологічну оцінку елементів та варіантів системи хімічного захисту зернових культур;
- визначити вплив сівозмін на екотоксикологічний ризик системи хімічного захисту зернових колосових культур;
- визначити економічну ефективність застосування пестицидів для захисту зернових колосових культур в Лісостепу та Передгір’ї Буковини.
Об’єкт дослідження: екотоксикологія хімічних засобів захисту зернових колосових культур від шкідливих організмів.
Предмет дослідження: екотоксикологічний моніторинг пестицидів (інсектицидів, фунгіцидів, гербіцидів, протруйників) в агроценозах озимих і ярих пшениці та ячменю в Лісостепу та Передгір’ї Буковини.
Методи дослідження. Лабораторні та польові дослідження проводились за загальноприйнятими методиками (Трибель С.О., 2001). Визначення залишків пестицидів в рослинах, зерні, ґрунті проводили фізико-хімічними методами аналізу (тонкошарова і газорідинна хроматографія) за офіційно затвердженими та розробленими в лабораторії аналітичної хімії пестицидів методиками; вивчення процесів детоксикації пестицидів в рослинах та ґрунті – з використанням кінетичних методів та комп’ютерного моделювання.
Оцінка екологічної небезпеки застосування пестицидів здійснювалась за агроекотоксикологічним індексом (АЕТІ) (Васильєв В.П., Кавецький В.М.,
Бублик Л.І., 1989). Модель визначення АЕТІ в Лісостепу та Передгір'ї Буковини в залежності від сезонного навантаження, середньозваженого ступеня небезпечності асортименту пестицидів (за 7-ми бальною інтегральною класифікацією) та сівозміни реалізована на базі офісної програми Excel 7.0 з використанням її сервісних можливостей та модулів, написаних на VBA (Visual Basic for Applications).
Економічну ефективність оцінювали за показниками: собівартість, умовно чистий прибуток, рентабельність.
Отримані експериментальні дані обробляли методами дисперсійного аналізу та варіаційної статистики за Стьюдентом.
Наукова новизна. За результатами моніторингу 2001-2005 рр. фітосанітарного стану посівів зернових колосових культур розроблена система хімічного захисту озимих і ярих пшениці та ячменю в Лісостепу і Передгір'ї Буковини. За АЕТІ, який враховує навантаження пестицидів на територію, ступінь небезпеки асортименту пестицидів та здатність зони до самоочищення, визначено ризик забруднення агроценозів (ґрунту та рослинної продукції) пестицидами як малонебезпечний (значення АЕТІ менше одиниці).
Теоретично обґрунтовано і експериментально доведено (на прикладі більше 20 варіантів) екологічну безпеку та економічну доцільність розробленої системи хімічного захисту зернових колосових культур від шкідливих організмів. Розроблено принципи раціонального застосування пестицидів – впровадження сівозмін, удосконалення асортименту за рахунок більш полярних сполук з меншими нормами витрат, співвідношення сезонного навантаження пестицидів з толерантністю території.
Практичне значення роботи. Розроблено „Рекомендації із хімічного захисту зернових колосових культур від хвороб, шкідників та бур’янів в Чернівецькій області”. Результати досліджень використовувались при розробці
методичних вказівок „Прогноз фітосанітарного стану агроценозів Чернівецької області” в 2002-2006 роках.
Матеріали досліджень включено в курс лекцій з предмету „Фітофармакологія” для студентів Заліщицького агарного коледжу НАУ.
Результати досліджень можуть бути використані спеціалістами служби захисту рослин та товаровиробниками усіх форм господарювання при плануванні заходів хімічного захисту зернових колосових культур від шкідливих організмів в різних грунтово-кліматичних зонах України.
Особистий внесок аспіранта. Аспірантом самостійно узагальнено наукові дані вітчизняної та іноземної літератури за темою дисертації, сплановано і проведено експериментальні дослідження, лабораторні та польові спостереження. Проаналізовано і узагальнено результати експериментів, на їх основі зроблено висновки та розроблено рекомендації з екологічно безпечного та економічно доцільного застосування пестицидів при вирощуванні зернових колосових культур в Лісостепу та Передгір’ї Буковини. Публікації підготовлено самостійно та у співавторстві. Внесок в публікації, які виконані у співавторстві, полягає у постановці завдання, зборі літературних і експериментальних даних, їх аналізі та написанні статей чи тез.
Апробація роботи. Основні результати досліджень доповідалися на засіданнях Вченої ради Інституту захисту рослин УААН (2002 - 2006 рр.), на міжнародній науково-практичній конференції „Інтегрований захист рослин на початку XXI століття" (Київ, 2004), конференції молодих учених „Сучасні проблеми захисту рослин” (Київ, 2004), на науково-практичних конференціях з керівниками та спеціалістами агроформувань Чернівецької області з питань технології вирощування зернових колосових культур (2002-2006 рр.).
Публікація результатів досліджень. За результатами досліджень опубліковано 9 наукових праць, у тому числі 3 статті у фахових виданнях, розділ в книзі з питань захисту сільськогосподарських культур від шкідливих організмів, 3 методичних рекомендацій, 1 матеріали та 1 тези конференцій.
Структура та обсяг дисертації. Дисертація викладена на 207 сторінках комп’ютерного тексту, складається із вступу, 5 розділів, висновків, рекомендацій, 8 додатків; містить 18 таблиць та 23 рисунки. Список використаних джерел включає – 214 найменувань вітчизняних та зарубіжних авторів.
ОСНОВНИЙ ЗМІСТ РОБОТИ
ОГЛЯД ЛІТЕРАТУРИ
На основі аналізу літературних джерел, щодо екологічних проблем хімічного захисту зернових колосових культур від шкідливих організмів, обґрунтована необхідність моніторингу фітосанітарного стану посівів та пестицидів
для раціонального екологічно безпечного їх застосування в різних грунтово-кліматичних зонах.
УМОВИ ТА МЕТОДИКА ПРОВЕДЕННЯ ДОСЛІДЖЕНЬ
Моніторинговий контроль проводився у 2002-2005 роках в агропромисловому комплексі області в умовах вирощування зернових колосових культур за звичайними технологіями: в лісостеповій зоні – в ДП ДГ „Центральне” БІАПВ (м. Чернівці), ґрунти – чорноземи опідзолені та сірі лісові ; ТОВ „Агрофірма „Бернівська” (с. Берново Кельменецького району), ґрунти – темно-сірі лісові та чорноземи опідзолені; в передгірській зоні – в ЗАТ „Буковина” (с. Стара Жадова Сторожинецького району), ґрунти – дерново-підзолисті, світло-сірі лісові. Польові досліди та практичне випробування результатів досліджень проводили на землях Буковинського інституту АПВ (м. Чернівці, Лісостеп) та Вашківецького відділку ДП ДГ „Центральне” БІАПВ (м. Вашківці Вижницького району, Передгір’я).
Фітосанітарний стан посівів зернових культур та їх забур’яненість визначали за загальноприйнятими методиками.
Лабораторні та польові дослідження процесів детоксикації пестицидів в ґрунті та рослинах, визначення константи швидкості розпаду і періоду напіврозпаду пестицидів здійснювали протягом вегетаційного періоду в лабораторії аналітичної хімії пестицидів Інституту захисту рослин УААН за допомогою сучасних фізико-хімічних методів аналізу: тонкошарової та газорідинної хроматографії, кінетичних методів і комп’ютерного моделювання. В роботі використовували прилади – хроматографи „Цвет-106” та „Perkin-Elmer”.
Ступінь небезпечності застосування пестицидів визначали за інтегральною класифікацією за 7-ми бальною шкалою.
Оцінку ризику застосування пестицидів проводили за агроекотоксикологічним індексом – АЕТІ, який описується рівнянням:
АЕТІ =10 V (1 + V)і : (1 + V)4 + 5000,
де АЕТІ - агроекотоксикологічний індекс; V – прогнозоване забруднення пестицидами сільськогосподарського ландшафту, умовних кг/га.
Прогнозоване забруднення розраховували за формулою:
V = Дект / Снс · Ізон,
де Дект – екотоксикологічна доза, кг/га; Снс – середньозважений ступінь небезпечності асортименту пестицидів; Ізон – зональний індекс здатності земельних угідь до самоочищення (з урахуванням гідротермічного коефіцієнту) – у балах від 0 до 1.
Екотоксикологічну дозу (Дект) розраховували наступним чином:
Дект = Мс / S,
де Мс – сумарна сезонна витрата пестицидів, кг; S – загальна орна площа, га.
Виходячи із 4-х ступеневої градації небезпеки токсичних речовин, прийнятою в гігієнічній та екологічній токсикології, пестициди, за інтегральною класифікацією відповідно семибальної шкали, відносяться до особливо небезпечних (Сн = 1-2), небезпечних (Сн = 3), помірнонебезпечних (Сн = 4-5), малонебезпечних (Сн = 6-7).
Середньозважений ступінь небезпечності (Снс) визначали за формулою:
Снс = Сн 1 · m 1 + Сн 2 · m 2 + ... +Снn · mn / М,
де m – запланована або використана кількість одного пестициду, кг; Сн – ступінь небезпеки цього пестициду: М – загальна кількість усіх пестицидів, кг.
Рівні забруднення території хімічними засобами захисту рослин характеризували наступними значеннями АЕТІ в межах від 0 до 10: малонебезпечний – 0-1; середньонебезпечний – 1-4; підвищеної небезпечності – 5-7; високонебезпечний – 8-.
В даній роботі використано матеріали річних звітів обласної та районних станцій захисту рослин Чернівецької області, а також матеріали, надані Чернівецьким обласним технологічним центром охорони та родючості ґрунтів „Облдержродючість” та Тернопільською регіональною контрольно-токсикологічною лабораторією.
РЕЗУЛЬТАТИ ДОСЛІДЖЕНЬ
ФІТОСАНІТАРНИЙ СТАН ПОСІВІВ ЗЕРНОВИХ КОЛОСОВИХ КУЛЬТУР В ЛІСОСТЕПУ ТА ПЕРЕДГІР'Ї БУКОВИНИ
Для ефективного запобігання втратам урожаю і економного витрачання матеріальних ресурсів потрібне прийняття конкретних оперативних рішень щодо проведення тих або інших заходів захисту рослин від шкідників, хвороб та бур’янів. Необхідну для цього інформацію надає фітосанітарна діагностика. Вона характеризує фенологію та стан посівів залежно від агрометеорологічних умов, видовий склад, поширеність шкідливих і корисних організмів, їх чисельність, заселеність чи ураженість рослин, тощо.
Видовий склад шкідників і збудників хвороб, який склався в області в останні 15 років, суттєво не змінився за роки досліджень.
Агроекологічні умови в останні роки були, в цілому, сприятливі для розповсюдження і розвитку шкідників, але дощі, що випадали, та ентомофаги стримували наростання їх чисельності. У зв’язку із підвищеною вологістю повітря збільшувалась загибель попелиць, особливо злакових, від ентомофагів (до 20%). Заселеність та середня їх чисельність на 1 стебло в фазу молочної стиглості становила 9-10%. Хлібні клопи та злакові мухи не мали господарського значення в роки досліджень. Незначною була і шкодочинність п’явиці. Пошкодження рослин озимих та ярих зернових культур відмічено тільки в крайових смугах посівів. Середній відсоток пошкоджених рослин – 1-5, в слабкому ступені. Тепла, з дефіцитом опадів, весняна погода окремих років була сприятливою для розвитку хлібних блішок.
Погодні умови 2002-2004 років були сприятливими для розвитку, як першого, так і другого поколінь озимої совки. Тепла, помірно волога погода в період льоту і яйцекладки метеликів, відродження і шкодочинності гусениць сприяли наростанню чисельності шкідника на деяких площах. Заселеність зросла більш ніж у два рази.
Засушлива погода у весняний період, дефіцит вологи в повітрі та в ґрунті сприяють, останнім часом, розвитку кореневих гнилей, що викликає на деяких посівах озимої пшениці білоколосість. Із плямистостей, розповсюдженими хворобами був гельмінтоспоріоз, яким було уражено близько 10% рослин у пшениці, 12% - у озимого ячменя та 16% - у ярого ячменя. Посіви озимої пшениці також уражалися септоріозом (3-7% рослин). Розповсюдження іржі в останні роки є невисоким, за виключенням передгірських районів (18-20% розвитку). Стабільні холодні зими з високим сніговим покривом сприяли хорошій перезимівлі і збереженню збудника інфекції борошнистої роси на озимій пшениці. Але часто погодні умови весняного періоду затримували розвиток хвороби. За роки досліджень борошнистою росою було уражено 3-9% рослин при розвитку хвороби 1-5%. Проте, у фазі наливу зерна, відсоток уражених рослин вже становив 17, при розвитку хвороби 10%. На посівах озимого ячменю відмічено 100% ураження рослин ринхоспоріозом.
У 2005 році дещо зросла, в порівнянні із 2003-2004 роками, забур’яненість злаковими однорічними бур’янами і становила 14% або 13,45 тис. га. Багаторічними злаковими бур’янами – пирієм повзучим (Elytrigia repens L.) було забур’янено 5,19 тис. га (6%), з кількістю до 15 шт/мІ.
Однорічні двосім’ядольні бур’яни займали площу 45,61 тис. га (49%), серед яких на значній площі (більше 20%) був поширений підмаренник чіпкий (Galium aparine L.). Двосім’ядольні багаторічні бур’яни були поширені на площі 28,74 тис. га (31%), з яких більше ніж 40% займала берізка польова (Convolvulus arvensis L.). Хвощ польовий та інші бур’яни займали не значну площу – 0,4 тис.га (0,4%)(рис.1).
Рис.1. Розподіл видового складу бур’янів у посівах озимої пшениці
в 2005 році
Отже, виходячи з фітосанітарного стану посівів зернових колосових культур у Лісостепу та Передгір’ї Буковини, його динамічної зміни в роки досліджень, можна зробити висновок про необхідність застосування пестицидів, зокрема гербіцидів, в системі інтегрованого захисту. За результатами досліджень була розроблена система захисту зернових колосових культур, яка дозволяє контролювати розвиток шкідливих організмів на економічно невідчутному рівні.
ПЕРСПЕКТИВИ ХІМІЧНОГО ЗАХИСТУ ЗЕРНОВИХ
КОЛОСОВИХ КУЛЬТУР ВІД ШКІДЛИВИХ ОРГАНІЗМІВ В
ЛІСОСТЕПУ ТА ПЕРЕДГІР’Ї БУКОВИНИ
На обсяг застосування пестицидів в агропромисловому комплексі Чернівецької області протягом останніх п’ятнадцяти років мала вплив ціла низка соціально-економічних чинників, які відзначилося на врожайності культур (рис. 2).
У 1990 році, коли середня урожайність озимих зернових колосових культур по області становила 4,97 т/га, гербіцидами оброблялося 97% посівної площі (53,0 тис. га), фунгіцидами – 64% (34,8 тис. га), інсектицидами – 5%. В останні роки застосування гербіцидів зменшилося до 63-77%, а фунгіцидів та інсектицидів - до 0,5-1,0 %. І відповідно, значно знизилась урожайність – до 2,0-2,5 т/га та погіршилась якість зерна (V-VІ клас) при майже однаковій площі збирання урожаю (виключенням є 2003 рік, коли через погодні умови був значний недобір урожаю). Аналогічна картина щодо обсягів застосування хімічних засобів захисту спостерігається і в моніторингових господарствах. За всі роки досліджень, за винятком ДПДГ”Центральне” в 2005 році, в повному обсязі застосовували гербіциди, а фунгіциди та інсектициди в значно меншій мірі. В середньому урожайність по господарствах становила: озимої пшениці 2,4-3,0 т/га, ярого ячменю 2,1-2,3 т/га, по області відповідно 2,0-2,6 та 2,0-2,3 т/га, що значно нижче можливого потенціалу.
Рис.2. Залежність урожайності озимих зернових колосових культур від обсягу застосування пестицидів
Це все свідчить про потенційні можливості збільшити виробництво зерна в області. Залежно від фітосанітарного стану посівів, збережений врожай значно більший при комплексному застосуванні протруйників насіння, гербіцидів із фунгіцидами та регуляторами росту рослин як у великотоварних господарствах, так і на ділянках індивідуальних товаровиробників.
МОНІТОРИНГ ЗАБРУДНЕНОСТІ ҐРУНТУ ТА РОСЛИННОЇ
ПРОДУКЦІЇ ПЕСТИЦИДАМИ
За результатами досліджень встановлено кореляційну залежність швидкості детоксикації та ступеня небезпечності пестицидів від їх полярності (рис. 3).
Неполярні пестициди (величина дипольного моменту молекули від 0 до 2 Дебай) - лямбда-цигалотрин, альфа-циперметрин розкладаються у ґрунті та рослинах зі швидкістю 0,09 – 0,12 частин за добу. Малополярні (величина дипольного моменту молекули від 2 до 6 Дебай) - дикамба, ципроконазол, флутриафол, диметоат, йодсульфурон-метил та амідосульфурон, в тих самих умовах, мають більшу швидкість детоксикації – до 0,24 частин за добу. Всі ці пестициди відносяться до малонебезпечних сполук ( Сн = 4-5), період напіврозкладу яких відповідно складає 3-12 діб. При дотриманні регламентів застосування залишки їх, наприкінці вегетаційного періоду в урожаї та ґрунті, не перевищують гігієнічні нормативи (МДР, ГДК) (табл. 1).
Рис.3. Динаміка детоксикації різнополярних пестицидів у ґрунті
(Лісостеп, сірі лісові та чорноземи опідзолені, Ізон – 0,6)
Це підтверджується аналізом даних про вміст залишкових кількостей пестицидів в ґрунті та рослинах, проведеним Чернівецьким центром „Облдержродючість” та Тернопільською КТЛ. У 1990 році обласною проектно-вишукувальною станцією хімізації ( в даний час обласний Центр „Облдержродю-чість”) було проаналізовано 1626 зразків ґрунту та 869 зразків сільсько-господарських рослин. Залишкові кількості пестицидів виявлено відповідно в
Таблиця 1 - Ступінь небезпеки (Сн) та показники детоксикації
різнополярних пестицидів в рослинах озимої пшениці та ґрунті
Діюча речовина (препарат, призначення) | м, Д/
Сн | Рослини | Грунт
k ± 0,01, доби -1 | Т 50 ± 0,5, діб | k ± 0,01, доби -1 | Т 50 ± 0,5, діб
Неполярні (0 < м < 2 Д)
Лямбда-цигалотрин (Карате, І) | 1,27/4 | 0,09/0,10 | 7,70/6,93 | 0,06/0,07 | 11,6/9,90
Циперметрин (Арріво, Шерпа, Політрин, І) | 1,31/4 | 0,09/0,10 | 7,70/6,93 | 0,06/0,07 | 11,6/9,90
Альфа-циперметрин (Фастак, Альтекс, І) | 1,54/4 | 0,11/0,12 | 6,30/5,78 | 0,07/0,08 | 9,90/8,66
Малополярні (2 < м < 6 Д)
Карбоксин (Гранівіт, Вітавакс 200ФФ, Колфуго дуплет, П) | 2,00/4 | 0,16/0,16 | 4,33/4,33 | 0,10/0,11 | 6,93/6,30
Дикамба (Діален Супер, Г) | 2,70/5 | 0,11/0,12 | 6,30/5,78 | 0,10/0,11 | 6,93/6,30
Пропіконазол (Альто Супер,
Альто, Ф) | 2,74/4 | 0,19/0,20 | 3,65/3,47 | 0,10/0,12 | 6,93/5,78
ТМТД (Гранівіт, Вітавакс, Дітокс, П) | 3,34/2 | 0,10/0,11 | 6,93/6,30 | 0,07/0,08 | 9,20/8,60
2,4Д (Діамін Д600, 2,4-Д, Г) | 3,65/4 | 0,11/0,12 | 6,30/5,78 | 0,07/0,08 | 9,90/8,66
Йодсульфурон-метил
(Гроділ Ультра, Г) | 3,78/4 | 0,16/0,15 | 4,40/4,62 | 0,09/0,08 | 7,70/8,66
Ципроконазол (Альто Супер,
Бампер, Ф, Дивідент Стар, П) | 4,43-4,71/5 | 0,19/0,20 | 3,65/3,47 | 0,10/0,12 | 6,93/5,78
Флутріафол (Імпакт, Ф) | 4,70/5 | 0,19/0,18 | 3,65/3,85 | 0,09/0,11 | 7,70/6,30
Диметоат
(Бі-58 Новий, Рогор С, І) | 5,70/4 | 0,22/0,18 | 3,15/3,85 | 0,15/0,16 | 8,66/7,70
Карбендазим (Форсаж,Колфуго дуплет, Дерозал, Колфуго супер, Феразим, Дітокс, П) | 5,77/5 | 0,19/0,24 | 3,65/2,90 | 0,08/0,10 | 8,66/6,93
Амідосульфурон (Гроділ
Ультра, Г) | 5,90/5 | 0,20/0,24 | 3,47/2,90 | 0,12/0,14 | 5,78/5,67
Полярні ( м < 6 Д)
Гліфосат (Раундап, Гліфоган, Вулкан, Гліфос, Г) | 23,5/6 | 0,24/0,26 | 2,90/2,66 | 0,16/0,20 | 3,65/3,47
Примітка. В чисельнику наведені дані для Лісостепу, в знаменнику –для Передгір’я.
539 та 99 зразках. Зразки із перевищенням гранично допустимого вмісту залишкових кількостей пестицидів в ґрунті були відсутні. В рослинах в 14 зразках було виявлено неполярні пестициди на рівні МДР , що складає 2 % від проаналізованих.
Аналогічна ситуація була і в роки наших досліджень. У ґрунті перевищень допустимого вмісту пестицидів не виявлено, в рослинах – зразків з перевищенням норм було в межах 2-6%.
Щодо зернових колосових культур, залишків пестицидів вище МДР не виявлено. У 1990 році проаналізовано 222 зразки зернових колосових культур (озимої пшениці та ярого ячменю, з них – 171 зерно та 51 солома ). Залишкові кількості пестицидів було виявлено в 5 зразках (2 %). У 2002 – 2005 роках проаналізовано відповідно 33, 24, 28 та 11 зразків зернових колосових культур.
Тільки в 2002 році в трьох (9%) та в 2004 – в одному ( 4% ) зразках було виявлено "слідові" кількості пестицидів (0,001 – 0,005 мг/кг).
Така ж ситуація і при аналізі зразків ґрунту і зерна, що відбиралися безпосередньо із площ вирощування зернових культур в дослідних господарствах у 2003 та 2004 роках та аналізувалися в лабораторії аналітичної хімії пестицидів ІЗР. Залишків гербіцидів в ґрунті не виявлено у всіх випадках, а в зерні – у 2003 році в ЗАТ”Буковина” в одному випадку виявлено „слідові” кількості гербіциду Гроділ Ультра.
ЕКОТОКСИКОЛОГІЧНИЙ РИЗИК ЗАСТОСУВАННЯ
ХІМІЧНИХ ЗАСОБІВ ЗАХИСТУ РОСЛИН В
ЛІСОСТЕПУ ТА ПЕРЕДГІР'Ї БУКОВИНИ
Для того, щоб зберегти сприятливу екологічну ситуацію, потрібно нормувати кількість та асортимент пестицидів на рівні, що відповідає інтенсивності процесів самоочищення сільськогосподарських ландшафтів. З цією метою екотоксикологічний ризик застосування пестицидів встановлювали за агроекотоксикологічним індексом, шляхом аналізу системи: властивості пестицидів – сезонне навантаження – толерантність території. Агроеко-токсикологічний ризик для всіх трьох досліджуваних господарств, в даний час, є малонебезпечним ( АЕТІ значно менше одиниці). Було також розраховано АЕТІ теоретичний – як можливий ризик від застосування хімічних засобів захисту рослин при максимальній технологічній системі захисту сільськогосподарських культур. Даний показник також знаходиться в межах до 1, а навантаження пестицидів складає від 1 до 2 умовних кг/га, тобто навіть і застосування хімічних засобів захисту рослин в максимальних кількостях не призведе до забруднення навколишнього середовища та погіршення здоров’я людини. У 1990 році, при застосуванні більш небезпечного асортименту пестицидів, АЕТІ становив 1,09 –1,80, тобто був за малонебезпечною межею (табл.2).
Удосконалення асортименту пестицидів, за рахунок препаратів із ступенем небезпечності
5-7, ефективних з малими нормами витрати, селективної дії, дотримання технологій та регламентів їх застосування дозволять зменшити АЕТІ до малонебезпечної межі.
Таблиця 2 – Агроекотоксикологічний індекс
застосування пестицидів в господарствах області
Назва господарства, грунтово-кліматична зона | 1990 рік | 2002-2005 рік
Дект.
кг/га | Снс | V, ум. кг/га | АЕТІ | Дект.
кг/га | Снс | V, ум. кг/га | АЕТІ
ДПДГ”Центральне”
Лісостеп,
ГТК 1,6, Ізон 0,6 | 8,77 | 3,42 | 4,27 | 1,086 | 4,51 | 4,51 | 1,08 | 0,019
А/Ф”Бернівська”, Лісостеп,
ГТК 1,6, Ізон 0,6 | 10,20 | 3,35 | 5,07 | 1,780 | 5,85 | 4,82 | 2,02 | 0,092
ЗАТ”Буковина”,
Передгір’я,
ГТК 2,4,
Ізон – 0,75 | 10,93 | 3,38 | 4,30 | 1,106 | 3,48 | 4,50 | 1,03 | 0,017
ВПЛИВ СІВОЗМІНИ НА ЕКОТОКСИКОЛОГІЧНИЙ
РИЗИК ЗАСТОСУВАННЯ ПЕСТИЦИДІВ ПРИ ВИРОЩУВАННІ ЗЕРНОВИХ КОЛОСОВИХ КУЛЬТУР
На всіх етапах розвитку сільського господарства сівозміна складала основу технології. Залишається вона і сьогодні головним чинником в обмеженні шкодочинності шкідливих організмів у сільськогосподарському виробництві. Вона відіграє вирішальну роль в мікробіологічній активності ґрунтів, сприяє підтриманню в них мікробіологічного гомеостазу, розвитку антагоністичних патогенам форм мікроорганізмів. Особливе значення мають сівозміни в обмеженні шкідливих організмів, що мешкають в ґрунті. А це більшість збудників хвороб і значна кількість фітофагів, насіння бур’янів. Підбір культур у сівозміні є ефективним способом боротьби з кореневими гнилями, фузаріозом та іншими хворобами зернових культур, зменшує ураження посівів шкідниками одного виду. Але скорочення асортименту вирощуваних культур, створення дрібнотоварних та індивідуальних господарств не дозволяє впроваджувати багатопільні сівозміни. Разом з тим при складанні схем чергування культур слід враховувати, якщо і не найбільш оптимальне їх чергування, то хоча б таке, яке забезпечить добрий фітосанітарний стан посівів зернових та досить високу урожайність вирощуваних культур. Тобто перейти до сівозміни з короткою ротацією. Окремі негативні наслідки такої сівозміни нейтралізуються за допомогою хімічних засобів захисту рослин від шкідливих організмів. Але їх використання вимагає суворого дотримання науково-обгрунтованих екотоксикологічних і гігієнічних нормативів та регламентів.
Середньозважений ступінь небезпечності сучасного асортименту пестицидів, що застосовуються для захисту зернових колосових культур, знаходиться в межах 4,0 - 4,5. Для цих значень були побудовані комп’ютерні моделі залежності АЕТІ від насиченості технологічних схем сівозмін зерновими колосовими культурами та пестицидним навантаженням на агроекосистему. У Лісостепу ризик застосування пестицидів наближається до малонебезпечної межі (рис. 4) при сезонному навантаженні пестицидів до 10 кг/га, а в Передгір’ї
Рис. 4. Залежність АЕТІ від сумарної витрати пестицидів сучасного асортименту з
Снс =4 та насиченості сівозмін зерновими колосовими культурами в Лісостепу (Ізон = 0,60)
до 15 кг/га. Якщо зерновими колосовими культурами буде зайнято тільки Ѕ частку орної площі, то АЕТІ знаходитиметься близько до нуля.
Тому, як оптимальну сівозміну для дрібнотоварних господарств області можна запропонувати чотирипільну сівозміну: 1 – багаторічні трави; 2 – озима
пшениця; 3 – один з варіантів: цукровий, кормовий буряк, ріпак, картопля, соняшник, зернобобові та інші культури, за винятком зернових колосових; 4 – ярий ячмінь або яра пшениця з підсівом багаторічних трав.
ЕКОНОМІЧНІ АСПЕКТИ ХІМІЧНОГО
ЗАХИСТУ ЗЕРНОВИХ КОЛОСОВИХ КУЛЬТУР
ВІД ШКІДЛИВИХ ОРГАНІЗМІВ
Основними показниками економічної ефективності застосування пестицидів є умовно чистий дохід і рентабельність. Система хімічного захисту рослин характеризується своєрідністю поєднання економічних взаємозв’язків (ціна, норми внесення, ефективність дії та інше). Висока вартість хімічних препаратів суттєво впливає на економіку виробництва зерна. Відповідно, товаровиробник має право вибору ефективних, і в той же час прийнятних за ціною для економічного стану його господарства, препаратів.
Нами проведено економічну оцінку 12 різних за насиченістю систем захисту озимої пшениці в Лісостепу та 8 систем захисту зернових культур (озима та яра пшениця) в Передгір’ї.
На рис.6 показано залежність рентабельності виробництва зерна від вартості захисних засобів в Лісостепу Буковини. Наведено систему, в якій застосовано протруйник
Рис. 6. Рентабельність виробництва зерна в Лісостепу Буковини
Гранівіт (П) з нормою 3,0 л/т, гербіцид Гроділ Ультра (Г) – 0,2 кг/га, фунгіцид Альто-Супер (Ф) – 0,5 л/га, інсектицид Карате (І) – 0,2 л/га та десікант Раундап (Д) – 3,0 л/га. У третьому варіанті, де застосовано протруйник, гербіцид та один раз фунгіцид, досягається найкращих показників по умовно чистому доходу (1589 грн./га), рентабельності (162%) та собівартості (248,5 грн./т).
Тобто, ефективними, з точки зору економіки, є системи, які включають в себе протруєння насіння, боротьбу з бур’янами та хворобами.
ВИСНОВКИ
1. Нарощування валового виробництва зерна як в Чернівецькій області, так і в Україні, на перспективу можливе, переважно, завдяки удосконаленню технології захисту зернових колосових культур від шкідливих організмів, яка передбачає багаторазове застосування пестицидів. Тому системи захисту зернових культур мають бути спрямовані не тільки на збереження врожаю, але і на екологічні та економічні аспекти їх оптимізації. Раціональне застосування пестицидів ґрунтується на порівнянні їх властивостей, навантаження на агроценози зі здатністю останніх до самоочищення.
2. За результатами моніторингу фітосанітарного стану посівів встановлено, що за роки досліджень поширення в області набули хвороби зернових колосових культур (кореневі гнилі, різні плямистості) та збільшилась кількість зимуючих та озимих бур’янів (підмаренник чіпкий, грицики звичайні та ін.), що зумовлено абіотичними, біотичними та антропічними чинниками. Розроблено систему хімічного захисту зернових колосових культур, яка враховує грунтово-кліматичні умови Лісостепу та Передгір’я Буковини.
3. За даними екотоксикологічного моніторингу не виявлено забруднення ґрунту та рослинної продукції хімічними засобами захисту рослин. Залишки пестицидів наприкінці вегетаційного періоду в ґрунті та урожаї не перевищували гігієнічні нормативи (ГДК в грунті – 0,01-0,5 мг/кг, МДР – 0,01-0,1 мг/кг).
4. Встановлено, що детоксикація пестицидів під впливом біотичних, абіотичних та антропічних чинників проходить за експоненційною моделлю. Неполярні пестициди розпадаються в агроценозах зі швидкістю до 0,12 частин за добу, період їх напіврозпаду (Т50) складає від 12 до 5 діб, для малополярних пестицидів швидкість становить до 0,24 частин за добу і період напіврозпаду Т50 – 5-3 діб, для полярних швидкість більше 0,24 частин за добу, Т50 – менше 3 діб.
5. Сучасний асортимент пестицидів представлений, в основному, малопо-лярними сполуками 4-5 ступенів небезпеки. До неполярних, які є небезпечними (3 ступінь), відносяться інсектициди та протруйники. До малонебезпечних (ступінь небезпеки 6) відносяться більш полярні пестициди (переважно гербіциди). Ступінь небезпеки можна використовувати для удосконалення асортименту пестицидів за рахунок препаратів, які ефективні з меншими нормами витрат.
6. Побудована комп’ютерна модель оцінки ризику застосування пестицидів за АЕТІ, яка враховує ступінь небезпеки застосованого асортименту пестицидів, навантаження за сумарною нормою витрати та здатність території до самоочищення. Доведено, що обсяги застосування пестицидів сучасного асортименту із середньозваженим ступенем небезпеки (Снс=4-5) за сезон на рівні здатності території до самоочищення (АЕТІ < 1) складають для Лісостепу до 10 кг/га, а в Передгір’ї до 15 кг/га.
7. Доведено екологічну безпеку застосування більше двадцяти варіантів систем захисту зернових колосових культур. Встановлено, що при повній технологічній схемі захисту сезонне навантаження пестицидів не перевищує 15 кг, а АЕТІ – значно менший одиниці.
8. Насиченість технологічної сівозміни не більше ніж на 50 відсотків зерновими колосовими культурами дозволить впливати на кількість шкідливих організмів. Удосконалення асортименту пестицидів за рахунок менш небезпечних препаратів, ефективних з малими нормами витрати, селективної дії, дотримання технологій та регламентів їх застосування сприятиме отриманню якісного урожаю та охороні навколишнього середовища.
9. Для Лісостепу та Передгір’я Буковини найбільш економічно вигідною є система, яка включає застосування протруйника, гербіциду та фунгіциду. При протруєнні насіння препаратом Гранівіт, 40% в.с.к., застосуванні гербіциду Гроділ Ультра, 62,5% в.г., фунгіциду Альто Супер, 33% к.е. та вартості зерна 3-го класу 650 грн./т рентабельність складає 162%, а собівартість при цьому становить 248,5 грн./т.
РЕКОМЕНДАЦІЇ ВИРОБНИЦТВУ
1. Запропоновано для дрібнотоварних сільгосптоваровиробників чотирипільну сівозміну:
1 поле – багаторічні трави; 2 – озима пшениця; 3 – один із варіантів: цукровий, кормовий буряк, ріпак, картопля, соняшник, зернобобові та інші культури, за винятком зернових колосових культур; 4 – ярий ячмінь або яра пшениця з підсівом багаторічних трав .
2. Розроблено „Рекомендації із хімічного захисту зернових колосових культур від хвороб, шкідників та бур’янів в Чернівецькій області”, де екологічно та
економічно обґрунтована система хімічного захисту зернових колосових культур із застосуванням препаратів сучасного асортименту.
СПИСОК ОПУБЛІКОВАНИХ ПРАЦЬ ЗА ТЕМОЮ ДИСЕРТАЦІЇ
1. Гунчак В.М. Стан та перспективи хімічного захисту зернових колосових культур в умовах Чернівецької області // Міжвід. темат. збір. „Захист і карантин рослин”. - 2002. - №48. - С. 32-35.
2. Бублик Л.І., Чергіна О.Д., Гунчак В.М. Моніторинг та екотоксичний ризик застосування хімічних засобів захисту зернових колосових культур в умовах Чернівецької області //Міжвід. темат. збірн. „Захист і карантин рослин”. - 2003. –№ 49. - С. 211-216. (Особистий внесок здобувача 50%. Планування та проведення моніторингу, лабораторні дослідження, написання статті).
3. Бублик Л.І., Гунчак В.М. Екотоксикологічний ризик застосування пестицидів в технології вирощування озимої пшениці в Лісостепу та Передгір’ї Чернівецької області // Міжвід. темат. збірн. „Захист і карантин рослин”. - 2005. - №51. - С. 86-93. (Особистий внесок здобувача 80%. Планування та виконання досліджень, виконання комп’ютерного моделювання, написання статті).
4. Гунчак В.М., Пернай П.Ф. Система захисту рослин // Система ведення сільського господарства Чернівецької області. Ч.2. – Чернівці: Місто, 2003. - С. 373-422. (Особистий внесок здобувача 80%. Підбір матеріалу, написання розділу).
5. Гунчак В.М. Динаміка детоксикації гербіцидів в ґрунті в Лісостепу та Передгір’ї // Сучасні проблеми захисту рослин. Тези доповідей конференції молодих учених (14 вересня 2004р.).- К.: Колобіг, 2005.- С. 13-14.
6. Гунчак В.М., Бублик Л.І. Сівозміна та екологічний ризик хімічного захисту озимої пшениці в Лісостепу та Передгір’ї Чернівецької області //Інтегрований
захист рослин на початку ХХI століття. Матер. міжн. наук.-практ. конф.-К.: 2004.- С.284-288. (Особистий внесок здобувача 60%. Планування та виконання досліджень, виконання комп’ютерного моделювання, участь у написанні матеріалів).
7. Гунчак В.М., Гунчак О.Д., Гордієвич В.М., Стасюк М.В., Повар Г.І., Мартинова М.М., Слободяник Є.П. Прогноз фітосанітарного стану агроценозів Чернівецької області у 2005 році та рекомендації щодо захисту рослин. – Чернівці: Місто, 2005. - 102 с. (Особистий внесок здобувача 40%. Обробка даних, розробка прогнозу та рекомендацій, організаційна робота).
8. Гунчак В.М., Гунчак О.Д., Немченко О.М., Гордієвич В.М., Стасюк М.В., Повар Г.І., Мартинова М.М., Слободяник Є.П. Прогноз фітосанітарного стану агроценозів Чернівецької області у 2006 році та рекомендації щодо захисту рослин. – Чернівці. - 2006. - 52 с. (Особистий внесок здобувача 40%. Обробка даних, розробка прогнозу та рекомендацій, організаційна робота).
9. Гунчак В.М., Бублик Л.І., Шевчук О.В., Гаврилець С.В., Пастух А.М. Рекомендації із хімічного захисту зернових колосових культур від хвороб, шкідників та бур’янів в Чернівецькій області. Чернівці:Місто, 2005. – 52 с. (Особистий внесок здобувача 30%. Підбір матеріалу, участь у написанні рекомендацій, організаційна робота).
Гунчак В.М. Екотоксикологічне обґрунтування хімічного захисту зернових колосових культур від шкідливих організмів в Лісостепу та Передгір’ї Буковини. – Рукопис.
Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата сільськогосподарських наук за спеціальністю 03.00.16 – екологія. – Інститут захисту рослин УААН. – Київ, 2006.
Дисертація присвячена екотоксикологічному обґрунтуванню хімічного захисту зернових колосових культур від шкідливих організмів, тобто в проведенні моніторингу, який включає вивчення та контроль динаміки вмісту залишків пестицидів в рослинах та ґрунті, оцінку і прогнозування забруднення навколишнього середовища.
Встановлено кореляційну залежність константи швидкості детоксикації (k) від полярності пестицидів. Неполярні пестициди розпадаються в агроценозах зі швидкістю до 0,12 частин за добу, період їх напіврозпаду (Т50) складає від 12 до 5 діб, для малополярних пестицидів швидкість становить до 0,24 частин за добу і період напіврозпаду Т50 – 5-3 діб, для полярних швидкість більше 0,24 частин за добу, Т50 – менше 3 діб.
Створено комп’ютерні моделі оцінки екотоксикологічного ризику застосування пестицидів при вирощуванні зернових культур за агроекотоксикологічним індексом.
Розроблено принципи раціонального застосування пестицидів – удоскона-
лення асортименту за рахунок більш полярних сполук з меншими нормами витрат, співвідношення сезонного навантаження пестицидів з толерантністю території.
Ключові слова: агроекотоксикологічний індекс, пестициди, зернові колосові культури, детоксикація, ступінь небезпеки.
Гунчак В.М. Экотоксикологическое обоснование химической защиты зерновых колосовых культур от вредных организмов в Лесостепи и Предгорьи Буковины.- Рукопись.
Диссертация на соискание ученой степени кандидата сельскохозяйственных наук по специальности 03.00.16 – экология. – Институт защиты растений УААН. – Киев, 2006.
Диссертация посвящена обоснованию экологически безопасного применения химической защиты зерновых колосовых культур от вредных организмов в Лесостепи и Предгорьи Буковины. Проведен мониторинг фитосанитарного состояния посевов, а также загрязнения пестицидами почвы и растительной продукции. За его результатами разработаны системы химической защиты зерновых колосовых культур от вредных организмов.
В области, за годы исследований, распространились болезни зерновых колосовых культур (корневые гнили, разные пятнистости) и увеличилось количество зимующих и озимых сорняков (подмаренник цепкий, пастушья сумка и др.), что обусловлено абиотическими, биотическими и антропогенными факторами.
Установлено корреляционную зависимость константы скорости детоксикации от полярности пестицидов. Неполярные пестициды распадаются в агроценозах со скоростью до 0,12 частиц за сутки, период их полураспада (Т50) составляет от 12 до 5 суток, для малополярных пестицидов скорость составляет до 0,24 частиц за сутки и период полураспада Т50 – 5-3 сутки, для полярных скорость больше 0,24 частицы за сутки, Т50 – меньше 3 суток.
Построены компьютерные модели оценки экотоксикологического применения пестицидов при выращивании зерновых культур за агроэкотоксикологическим индексом, которые учитывают степень опасности применяемого ассортимента пестицидов, суммарную нагрузку пестицидов и возможность территории к самоочищению.
Разработаны принципы рационального применения пестицидов – усовершенствование ассортимента за счет более полярных соединений с меньшими нормами расхода, соотношение сезонной нагрузки пестицидов с толерантностью территории.
Доказано, что объем применения пестицидов современного ассортимента со средневзвешенной степенью опасности (Снс = 4-5) за сезон на уровне способности территории к самоочищению составляет для Лесостепи до 10 кг/га, а в Предгорьи до 15 кг/га.
Насыщенность технологического севооборота не более чем на 50%, зерновыми колосовыми культурами позволяет воздействовать на количество вредных организмов. Некоторые отрицательные последствия такого севооборота нейтрализируються с помощью химических средств защиты.
Мелкотоварным сельхозпроизводителям области предлагается 4-х польный севооборот: 1 – многолетние травы; 2 – озимая пшеница; 3 – один из вариантов: сахарная, кормовая свекла, рапс, картофель, подсолнух, зернобобовые и другие культуры, за исключением зерновых колосовых; 4 – яровой ячмень или пшеница с подсевом многолетних трав.
Ключевые слова: агроэкотоксикологической индекс, пестициды, зерновые колосовые культуры, детоксикация, степень опасности.
GUNCHACK V.M. ECO-TOXICOLOGICAL GROUNDS OF CHEMICAL PROTECTION of
