Содержание к диссертации
стр.
ВВЕДЕНИЕ 4
1 ПОВЕДЕНИЕ СИМАЗИНА В ПОЧВАХ И РАСТЕНИЯХ
(ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ) 8
1.1 Сорбционные взаимодействия симазина с почвами
и ее компонентами 8
Миграция симазина в почвах 13
Деградация симазина в почвах 15
Поступление симазина в растения . 20
2 ОБЪЕКТЫ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ 26
2.1 Физико-химическая характеристика исследуемых
почв 26
Характеристика свойств 14С-симазина ......... 31
Характеристика лабораторных и полевых методов исследования 32
3 ИЗУЧЕНИЕ С0РЩИ01ШЫХ ВЗАИМОДЕЙСТВИЙ 14С-СИМАЗИНА С
ПОЧВАМИ И ЕЕ КОМПОНЕНТАМИ 39
Изотермы сорбции -симазина почвами 39
Десорбция 14С-симазина иа черноземной почвы 43
Кинетика изотопного обмена *і2-симазина, сорбированного почвой 46
3.4 Роль органического вещества, гранулометрических фракций и различных минеральных компонентов почвы в сорбционном закреплении 14С-симазина .... 52
Кинетика сорбции ДЗ-симазина почвами в натурных условиях 62
Заключение 68
4 ИССЛЕДОВАНИЕ МИГРАЦИИ І4С-СИМАЗИНА В ПОЧВАХ 71
4.1 Миграция 14С-симазина, сорбированного тонкодисперс
ной фракцией почвы в модельных опытах 71
стр.
Миграция І4С-симазина в натурных условиях 78
Заключение 80
5 ИССЛЕДОВАНИЕ ДЕГРАДАЦИИ І4С-СИМАЗИНА В ПОЧВАХ 82
5.1 Лабораторные опыты по изучению разложения
%-симазина в почвах 82
5.2 Лабораторные опыты по изучению кинетики деградации
14С-симазина, связанного различными сорбентами
почвы 86
Натурные наблюдения за деградацией 14С-симазина . . 90
Заключение 100
6 ИЗУЧЕНИЕ ПОСТУПЛЕНИЯ І4С-СИМАЗИНА В РАСТЕНИЯ ИЗ ПОЧВ 105
6.1 Лабораторные исследования поглощения растениями
тЗ-симазина, внесенного в почву в различной
форме 106
6.2 Натурные наблюдения за поступлением тЗ-симазина
в растения 116
6.3 Исследование биологического окисления этильных
групп дЗ-симазина, поглощенного растениями .... 125
6.4 Заключение 129
7 ПРОГНОЗ ПОВЕШЕНИЯ СИМАЗИНА В ДЕРНОВО-ПОДЗОЛИСТОЙ И
ЧЕРНОЗЕМНОЙ ПОЧВАХ (ЗАКЛЮЧЕНИЕ) 130
8БЩИЕ ШВСДЫ И ПРИЛОЖЕНИЯ 139
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ 143
ПРИЛОЖЕНИЕ 167
Введение к работе
В решениях XX7I съезда и последующих Пленумов ЦК КІЮС взят курс на дальнейшую, всемерную интенсификацию сельскохозяйственного производства в целях успешной реализации Продовольственной программы,
интенсификация сельскохозяйственного производства предусматривает увеличение масштабов применения химических средств защиты растений в земледелии. Согласно прогнозу, потребление гербицидов в 1990 году по сравнению с 1971 годом должно увеличиться в пять раз (Мельников, 1979; Захаренко, 1980). В одиннадцатой пятилетке предусматривается увеличение поставок высокоэффективных средств защиты растений до 680 тыс.тонн в год. Такая необходимость вызывается тем фактом, что сорняки причиняют большой ущерб сельскому хозяйству; согласно подсчетам ВНИИ экономики сельского хозяйства страна ежегодно несет от них потери на общую сумму около 3 миллиардов рублей.
Однако, наряду с позитивным действием, химизация сельского хозяйства может иметь и отрицательные последствия, поскольку большая часть гербицидов действует не непосредственно на сорняки, а может накапливаться в почвах и частично переходить в урожаи сельскохозяйственных культур, мигрировать и аккумулироваться в различных звеньях природных и сельскохозяйственных экосистем. В связи с этим, пестициды и их метаболиты в определенных ситуациях выступают как токсиканты, способные причинять значительный ущерб культурным и дикорастущим растениям, животным, различным представителям биоты пресноводных водоемов и морей.
Следовательно, современный подход к исследованию пестицидов должен носить комплексный характер, т.е. включать не только
- 5 -изучение позитивного действия препаратов и их влияние на урожай и качество сельскохозяйственной продукции, но и всестороннее изучение поведения остаточных количеств пестицидов в естественных и сельскохозяйственных ценозах. При этом следует рассматривать их поведение прежде всего как функцию совокупности многочисленных почвенных процессов: сорбции, микробиологического разложения органических веществ, режима поведения влаги в почвах и т.д., а также статических свойств почвы. Данный аспект проблемы - изучение возможных негативных явлений, связанных с внесением пестицидов - по сути является задачей почвоведения, точнее - химии почв.
Актуальность темы определяется необходимостью разработки методики прогноза поведения и регулирования остаточных количеств исследуемого пестицида в почвах. В современных условиях часто создается ситуация, когда остаточные количества симазина снижают урожаи последующих, чувствительных к нему культур севооборотов. Применение гербицидов в сельском хозяйстве должно базироваться на детальном знании их технологических свойств с одной стороны, и на умении . направленно влиять на процессы детокси-кации этих веществ и прогнозировать их поведение в почвах - с другой. Только при таком подходе можно предотвратить существенное загрязнение сельскохозяйственных объектов остатками гербицидов и исключить накопление их в продукции сельскохозяйственного производства.
Целью настоящей работы являлось установление параметров основных трансформационных и миграционных процессов, определяющих поведение и последействие почвенного гербицида, симазина, в почвах подзолистого и черноземного типов и использование этих данных для длительного прогноза поведения симазина в исследуе-
мых почвах. Конкретно решались следующие задачи:
Изучение сорбционно-десорбционных параметров взаимодействия симазина с почвами подзолистого и черноземного типов и их компонентами в лабораторных и натурных экспериментах.
Изучение миграционных потоков различных форм симазина в исследуемых почвах.
Изучение кинетики деградации различных форм данного пестицида в почвах.
Изучение масштабов поглощения растениями симазина, внесенного в почву в различной форме.
Использование полученных основных параметров сорбции, миграции, деградации симазина и поступления его в растения в условиях изучаемых почв для прогноза поведения данного пестицида
в агроценозах.
Научная новизна. Впервые на основании экспериментального исследования совокупности главных трансформационных и миграционных потоков симазина в песчаной дерново-подзолистой почве и черноземе предложены простые модели, позволяющие прогнозировать изменение содержания и состояния симазина в исследуемых объектах. Кроме того, установлены новые факты, характеризующие трансформацию и миграцию симазина в почвах, в частности: определены показатели, характеризующие скорость перехода симазина в сорбированное состояние в натурных условиях, существенно отличающиеся от соответствующих показателей при изучении кинетики сорбции в условиях лабораторного эксперимента; на основании изучения сорбци-онных взаимодействий показано, что миграция симазина в исследуемых почвах определяется условиями миграции и выноса тонкодисперсного материала; установлена возможность восходящего перемещения тонкодисперсного материала почвы, приводящая к концентрированию
- 7 -препарата в поверхностном слое почвы; установлена двойственная роль гумуса в деградации симазина, которая заключается в ускорении разложения вещества на начальных стадиях и в замедлении -на последующих; определены эффективные параметры деградации гербицида в зависимости от времени его нахождения в исследуемых почвах; показана возможность гербицидного действия симазина (или его метаболитов) в составе растительных остатков.
Практическая значимость результатов заключается в использовании полученных экспериментальных данных для прогноза поведения данного пестицида в агроценозах на почвах подзолистого и черноземного типов. В свою очередь, прогноз должен явиться условием для разработки научно обоснованных норм применения симазина на почвах подзолистого типа и черноземах. Показано, что при оценке целесообразно определять и его состояние по формам связи с различными компонентами почвы (свободный симазин, обратимо сорбированный, необратимо сорбированный, вошедший в структуру гумусовых веществ и в составе растительных остатков). Предложена соответствующая методика изотопно-индикаторного определения перечисленных групп препарата.
Автор выражает глубокую благодарность научному руководителю профессору А.Д.Фокину, искреннюю признательность профессору В.В.Рачинскому, коллективам кафедры прикладной атомной физики и радиохимии и лаборатории атомной техники в сельском хозяйстве ТСХА.
