Содержание к диссертации
ВВЕДЕНИЕ
Глава 1. ВЛИЯНИЕ ХИМИЧЕСКИХ СРЕДСТВ НА СЕЯНЦЫ И ПОЧВЫ ПИТОМНИКОВ
(Обзор литературы)
Стр.
Влияние удобрений на экологию питомника 10
Проблемы нормирования пестицидов в окружающей среде 17
1.2.1. Экологические проблемы, 18
возникающие при применении пестицидов
J .2.2. Миграция и деградация пестицидов в агроэкосистемах 20
Взаимодействие пестицидов и микроорганизмов в почве 22
Нормирование пестицидной нагрузки на агроценоз 26
Глава 2. КРАТКАЯ ФИЗИКО-ГЕОГРАФИЧЕСКАЯ 37
ХАРАКТЕРИСТИКА РАЙОНА ИССЛЕДОВАНИЙ
2.1. Климат 37
Рельеф, геология, почвы и гидрология 41
Растительность 44
2.1.3. Метеорологическая характеристика вегетационных периодов 47
2005-2007 гг.
Глава 3. МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЙ 51
3.1 Краткая характеристика объектов исследований 51
3.2 Лабораторные методы исследований (изучение разложения 51
фунгицидов in vitro).
Полевые методы исследований 53
Статистика 56
Глава 4. РЕЗУЛЬТАТЫ И ИХ ОБСУЖДЕНИЕ
4.1 Влияние химических средств на посевные качества семян и 57
развитие проростков лиственницы сибирской
Изучение роли микрофлоры почвы в разложении минеральных 66 удобрений, пропиконазола и ципроконазола
Влияние почвенных мелиорантов на разложение 68 пропиконазола, ципроконазола и минеральных удобрений
Оценка воздействия фунгицидов и минеральных удобрений на 72 состояние почвенной микрофлоры
4.4.1. Влияние тилта, альто и минеральных удобрений на 72
ферментативную активность почвы питомника
Влияние тилта и альто на динамику респираторной активности. 75 микробной биомассы и метаболический коэффициент в натурных условиях
Влияние тилта, альто и их сочетаний с мелиорантами на 82 респираторную активность, биомассу микроорганизмов и метаболический коэффициент в лабораторном эксперименте
4.7.Изучение скорости разложения пропиконазола и ципроконазола 92 в сеянцах лиственницы и почве
4.8. Миграция фунгицидов и минеральных удобрений по 100
почвенному профилю.
ВЫВОДЫ 104
ПРАКТИЧЕСКИЕ РЕКОМЕНДАЦИИ 106
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ 107
ПРИЛОЖЕНИЯ
СПИСОК СОКРАЩЕНИЙ ПРИНЯТЫХ В ТЕКСТЕ ДИССЕРТАЦИИ
РБ- Распространенность болезни ИРБ - Интенсивность развития болезни ТБО - Твердые бытовые отходы ОСВ - Осадки сточных вод АДГ - Активность дегидрогеназы АЦ - Активность целлюлазы РА - Респираторная активность почвы МБ - Микробная биомасса" qC02 - Метаболический коэффициент Т - тилт 250 ЕС А-400 - Альто 400 А-с - Альто супер
ПДК — Предельно допустимая концентрация ОДК - Ориентировочно допустимая концентрация МДУ - Максимально допустимый уровень Д. в. - действующее вещество ГТК - гидротермический коэффициент корн. - корневое внесение
НСР()5 - наименьшая существенная разница для доверительной вероятности 95%
Р - точность опыта
ПДК - предельно допустимая концентрация
РТ - Республика Татарстан
Физ. - физическая
Введение к работе
Основной и наиболее значимой задачей лесного хозяйства Республики Татарстан, как малолесного региона, является обеспечение потребности в высококачественном посадочном материале и в тоже время оценка связи между растениями и средой произрастания на исследуемой территории. Одной из перспективных для лесовосстановления древесных пород является лиственница, выращивание которой осуществляют в течение двухлетнего цикла в лесных питомниках по отработанной технологии (Тимофеев, 1968; Исайкин, 1968; Ведерников, Федорова, 1981). Существующие приемы повышения качества выращиваемых сеянцев хвойных пород используют весь комплекс мероприятий: соответствующую обработку почвы, подготовку семян, рациональную технологию посева, интенсивный уход, применение средств защиты, стимуляторов роста растений и минеральных удобрений. Эти приемы обеспечивают получение стандартного посадочного материала. Существенным препятствием на этом пути является болезнь шютте лиственницы, ежегодно поражающая в среднем 20%, а в годы эпифитотий 90% сеянцев, снижающая их сортность и приживаемость в культурах (Журавлев, Соколов, 1947; Журавлев, 1963, Журавлев с соавт., 1974; Воробьева, 1958; Шафранская, 1957, 1958, 1960; Мороз, 1964, 1962; Яковлев, 1968, 1969, 1971; Новохатка, 1967; Павес, Пылдмаа, 1966; Алелекова, 1967; Коссинская, 1967; Ведерников, Федорова, 2001). Существующая в рамках систем выращивания и защиты сеянцев древесных пород технология химической защиты лиственницы предусматривает использование фунгицидов системного действия, таких как тилт 250ЕС и альто супер.
Вместе с тем, существуют данные о снижении продуктивности питомников в результате накопления пестицидов в почве (Воробьева, 1998), а также снижают эффективности защиты посевов от болезни в результате грубейшего нарушения сроков опрыскиваний, использования малорезультативных фунгицидов и снижения их расхода (Ведерников, 2002) говорят о необходимости
усовершенствования существующей системы химической защиты с учетом требований экологической безопасности биоценоза.
В настоящее время особое значение приобретают исследования, связанные с оценкой антропогенного воздействия на окружающую среду. Среди веществ антропогенного происхождения минеральные удобрения и пестициды в силу ряда особенностей являются одними из самых опасных для биосферы загрязнителей (Панин, 2002; Букач, 2005; Барановскский, 2005). Почвенный покров с его микробным населением, как основной реципиент, осуществляющий первичное связывание и трансформацию ксенобиотиков в экосистеме, является одновременно и наиболее уязвимым ее компонентом, от состояния которого зависит продуктивность системы в целом. Существующие методы к нормированию антропогенной нагрузки на почву (Гончарук, Сидоренко, 1986; Ракитский, 1999) предполагают скорее благополучие контактирующих с почвой сред, таких как грунтовые воды, воздух, выращиваемая растениеводческая продукция и слабо ориентированы на обеспечение стабильного функционирования этого компонента агроценоза.
Таким образом, важнейшей проблемой на пути дальнейшего использования минеральных удобрений и фунгицидов в лесном хозяйстве РТ является оценка их воздействия на агроцеиозы и последующее нормирование нагрузки для создания эффективной и экологически обоснованной технологии выращивания и химической защиты сеянцев в питомниках.
Цель настоящей работы - определить экологически безопасные нормы и параметры применения минеральных удобрений и фунгицидов в лесных питомниках в системе «почва лесного питомника - лиственница сибирская (Larix sibirica Ledb.)y>.
Задачи исследования:
Охарактеризовать влияние минеральных удобрений на почвенные условия и биометрические показатели сеянцев лиственницы сибирской.
Оценить состояние микрофлоры почвы питомника в условиях применения различных фунгицидов (пропиконазол и ципроконазол) и удобрений в лабораторных и полевых экспериментах.
Изучить и описать процесс разложения пропиконазола, ципроконазола и минеральных удобрений, при варьировании почвенных мелиорантов в полевых и лабораторных условиях, охарактеризовать профильное распределение их остатков в почве.
Научная новизна:
Впервые в условиях лабораторного и полевого экспериментов найденій допустимые уровни внесения пропиконазола, ципроконазола и минеральных удобрений обеспечивающие оптимальную микробиологическую активность почвы лесного питомника.
В условиях Среднего Поволжья изучено профильное распределение остатков минеральных удобрений, ципроконазола и пропиконазола в почве как основа оценки риска загрязнения грунтовых вод в зоне воздействия лесного питомника.
Показано, что по способности ускорять разложение минеральных удобрений и фунгицидов в почве использованы почвенные мелиоранты: древесные опилки, «Гумирал-К», компост ТБО.
Практическая значимость. Результаты исследований могут быть использованы для внесения дополнений в технологический регламент химической защиты растений для выращивания сеянцев лиственницы в практике лесных питомников Среднего Поволжья.
На защиту выносятся следующие положения: 1. Фунгициды и минеральные удобрения в различных концентрациях влияют на
лабораторную всхожесть, энергию прорастания семян и поражаемость
плесневением проростков лиственницы сибирской и могут служить основой успешного развития растений при улучшении почвенно-грунтовых условий.
Влияние фунгицидов (тилт и альто) и минеральных удобрений на микробиологическую активность почв в лабораторном и полевом исследовании достоверно значимо. Примененные в ходе экспериментов мелиоранты уменьшают негативное влияние химических препаратов па микрофлору почвы. При применении почвенных мелиорантов (древесные опилки, «Гумирал-К» и компост ТБО) риск загрязнения почв и грунтовых вод от фунгицидов и минеральных удобрений значительно уменьшается.
В качестве мелиорантов, ускоряющих разложение удобрений и фунгицидов в почве и снижающих их токсическое воздействие на почвенную микрофлору, необходимо использовать препарат «Гумирал-К», компост (на основе осадков сточных вод и твердых бытовых отходов) и древесные опилки. Способность к разложению пропиконазола и ципроконазола в почве снижается в ряду: древесные опилки > «Гумирал-К» > компост ТБО.
Декларация личного участия. Закладка и проведение полевых '"и лабораторных опытов, отбор и подготовка проб почвы и сеянцев, выполнение биохимических экспериментов, камеральные работы, статистическая обработка полученных результатов, их обобщение и формулирование выводов выполнялись лично соискателем. За период исследования было обследовано около 320 образцов почвы более 7000 сеянцев лиственницы, у которых проведены около 49000 измерений.
Публикации. Основные результаты исследований изложены в 5 печатных работах, в том числе в 1 статье в журнале, рекомендованном ВАК России.
Апробация работы. В период выполнения работ с 2004 по 2008 гг. результаты исследований докладывались на XV Всероссийской молодежной научной конференции «Актуальные проблемы биологии и экологии» (Сыктывкар,
2008), Международной конференции «Биоразнообразие и биоресурсы Урала и сопредельных территорий» (Оренбург, 2008) и VIII Международной конференции молодых ученых «Леса Евразии - Северный Казказ» (Сочи, 2008).
Организация исследований. Исследования проводились в рамках выполнения проектов «Восстановление и формирование лесных экосистем в критических ландшафтах Башкортостана» (грант РФФИ №08-04-97017; грант АІІ РБ №40/3 5-П) и НИР по тематическому плану МОН РФ проведения фундаментальных исследований (подраздел 01.11 гл.073) «Ландшафти о-экологическое обоснование лесной рекультивации отвалов горно-добывающей промышленности».
Структура и объем диссертации. Диссертационная работа изложена на 125 страницах и включает введение, 4 главы, выводы и практические рекомендации, 9 таблиц, 39 рисунков, список литературы, включающий 170 наименований, в том числе 69 на иностранных языках и приложений.
Благодарности. Выражаю глубокую благодарность своему научному руководителю, доктору биологических наук, профессору А.А. Кулагину, коллегам из Башкирского государственного педагогического университета им. М. Акмуллы и Института биологии УНЦ РАН за содействие в работе и полезные советы при подготовке диссертации.
Настоящая работа была выполнена благодаря практической помощи со стороны к.б.н., с.н.с. В.В. Сахнова, м.н.с. Н.Г.Кужлевой, к.б.н. А.Н. Давыдычева, к.б.н. Н.Н. Егоровой, к.б.н. Г.А.Зайцева и к.б.н. Р.Р.Сулейманова, которым автор выражает глубокую признательность.
