Современные методы комплексной оценки действия пестицидов и рострегуляторов на растения

Размещено на http://www.allbest.ru/

06.01.11 - защита растений

Автореферат

диссертации на соискание ученой степени

доктора биологических наук

Современные методы комплексной оценки действия пестицидов и рострегуляторов на растения

Гунар Людмила Эдуардовна

Москва 2009

Работа выполнена на кафедре химических средств защиты растений, кафедре физиологии растений и кафедре хранения, переработки и товароведения продукции растениеводства РГАУ ? МСХА им. К.А. Тимирязева.

Научный консультант: доктор сельскохозяйственных наук, профессор

Дорожкина Людмила Александровна

Официальные оппоненты: доктор биологических наук, академик РАСХН Соколов Михаил Сергеевич;

доктор биологических наук Ларина Галина Евгеньевна;

доктор сельскохозяйственных наук Кудрявцев Николай Александрович

Ведущая организация: Всероссийский научно-исследовательский институт агрохимии им. Д.Н. Прянишникова

Защита диссертации состоится на заседании диссертационного совета Д 220.043.04 при Российском государственном аграрном университете - МСХА имени К.А. Тимирязева.

Адрес: 127550, Москва, ул. Тимирязевская, 49. Ученый совет РГАУ - МСХА имени К.А. Тимирязева, т. (495) 976-24-92.

С диссертацией можно ознакомиться в Центральной научной библиотеке РГАУ - МСХА имени К.А. Тимирязева.

Размещен на сайте ВАК www.vak.ed.gov.ru.

Ученый секретарь диссертационного совета А.Н. Смирнов

Общая характеристика работы

пестицид минеральный удобрение злаковый

Актуальность проблемы. На современном этапе развития сельского хозяйства пестициды и регуляторы роста растений (РРР) стали атрибутом интенсивных технологий. Ассортимент применяемых агрохимикатов постоянно расширяется. В большинстве рекомендаций по их применению, как правило, отсутствуют данные об их сопутствующем воздействии на культуру. Однако из публикаций известно, что различные пестициды (протравители, гербициды и др.) и РРР способны вызывать модификацию ряда физиолого-биохимических процессов растительного организма, в частности, уменьшать интенсивность фотосинтеза, изменять содержание отдельных макро- и микроэлементов. Отдельные гербицидные соединения могут вызывать изменения барьерно-транспортных свойств цитоплазматических мембран. Очевидно, что негативное воздействие гербицидов на важнейшие физиологические процессы защищаемого растения при определенных условиях может приводить к снижению его продуктивности. Поэтому необходимо расширять знания относительно механизмов их физиологического действия.

К выбору нормы расхода и сроков применения гербицидов следует подходить с особой тщательностью. Из-за высокой фитотоксичности ошибки при их применении могут привести к полному уничтожению посевов. В то же время, в зависимости от метеоусловий, действие препаратов на одну и ту же культуру при одних и тех же нормах расхода может привести к различным результатам. Это происходит потому, что существует целый ряд нерегламентированных факторов, оказывающих существенное влияние на эффективность гербицидов, РРР и других физиологически активных веществ (ФАВ). Поэтому на начальных стадиях исследования актуально выявить подобные факторы с помощью методов, регистрирующих действие ксенобиотика на важнейший процесс растения - его фотосинтез. И в то же время результирующим, конечным критерием положительного действия любого агрохимиката должно быть его влияние на продуктивность защищаемой культуры. Поэтому в качестве основной оценки эффективности различных защитных приемов объективно использовать урожайность растения как интегральный показатель всех изменений его метаболизма в конкретных условиях произрастания. При этом оценка воздействия применяемых препаратов на основные звенья обмена веществ, включая такой чувствительный процесс как фотосинтез, служит объективным отражением физиологического статуса растения в онтогенезе.

Цель исследований. Оценить действие на злаковые культуры отдельных пестицидов, РРР и минеральных удобрений с использованием люминесцентных методов исследования для научного обоснования оптимальных норм расхода препарата, повышения экологической безопасности и эффективности средств и приемов защиты растений.

Задачи исследований.

1. Изучить ответную реакцию зерновых культур на воздействие гербицидов по интенсивности прохождения важнейших звеньев обмена веществ: фотосинтетической активности, биосинтеза углеводов, поступления элементов минерального питания, метаболизма гербицидов.

2. Установить взаимосвязь между действием пестицидов и других ФАВ на фотосинтетическую активность культур и урожаем.

3. Изучить возможность использования спектроскопических методов исследования (МИФ, ТЛ, ЭПР) для индикации чувствительности растений к ФАВ и другим стрессовым факторам. Оценить с помощью данных методов характер воздействия пестицидов и РРР на фотосинтетический аппарат чувствительных и устойчивых растений.

4. Разработать с использованием люминесцентных методов экологичную систему применения в посевах зерновых культур препаратов группы сульфонилмочевины и жидкого азотного удобрения (КАС).

5. Изучить последействие гербицидов различных химических групп на посевные качества семян при кратковременном и длительном их хранении.

6. Выявить характер воздействия рострегуляторов на фотосинтетическую активность и продуктивность зерновых культур. Установить возможную взаимосвязь люминесцентных характеристик растения с биометрическими показателями его роста, развития, величиной и качеством урожая.

Научная новизна. Выполненные исследования открывают новое научное направление в оптимизации норм, сроков и способов применения пестицидов и РРР.

Методы термолюминесценции (ТЛ), медленной индукции флуоресценции (МИФ) и электронного парамагнитного резонанса (ЭПР) целесообразно использовать для оценки воздействия пестицидов и ФАВ на фотосинтетическую активность растений, по степени изменения которой можно прогнозировать их влияние на продуктивность культуры.

Практическая ценность работы. Методы МИФ и ТЛ рекомендуются для экспрессной оценки степени повреждения растений при кратковременном и длительном воздействии неблагоприятных факторов, оптимизации норм расхода пестицидов, РРР и удобрений, для оценки последействия применяемых препаратов на семена, действия различных ФАВ на новые сорта растений. Эти методы можно использовать при разработке новых гербицидов, для оценки их селективности к культурам и токсического действия на вредные объекты.

Положения, выносимые на защиту.

1. Экспресс-оценка методами медленной индукции флуоресценции и термолюминесценции влияния пестицидов, регуляторов роста и удобрений на фотосинтетический аппарат разных по чувствительности растений в зависимости от нормы расхода препаратов и условий их применения.

2. Баковые смеси препаратов группы сульфонилмочевины с жидким азотным удобрением КАС - эффективный способ снижения нормы расхода гербицидов в посевах зерновых культур.

3. Зависимость фотосинтетической активности в критические стадии роста и развития зерновых культур и их продуктивности от норм расхода пестицидов и регуляторов роста растений.

4. Место действия физиологически активных веществ различных химических групп в электронно-транспортной цепи фотосинтетического аппарата высших растений, различающихся по чувствительности к пестицидам.

5. Изменения качества семян, индуцированные гербицидами, в зависимости от срока хранения.

Апробация работы. Результаты исследований докладывались на следующих Всероссийских и международных конференциях: на Всероссийской научно-практической конференции «Физиология растений и экология на рубеже веков» (Ярославль, 2003), международных конференциях «Регуляция роста, развития и продуктивности растений» (Минск, 2003, 2005, 2007), международных симпозиумах «Новые и нетрадиционные растения и перспективы их использования» (Пущино, 2003, 2005; Москва, 2009), Всероссийской научно-практической конференции «Роль физиолого-биохимических исследований в селекции овощных культур» (Москва, 2007), на международных научно-практических конференциях «Агротехнология XXI века» (Москва, 2007) и «Нанотехнологии в сельском хозяйстве» (Москва, 2008), на 15 международном симпозиуме «Современные фунгициды и фунгицидные соединения» (Фридрихрода, Германия, 2007).

Публикации. По материалам диссертации опубликовано 39 работ в международных и отечественных научных журналах и сборниках, в том числе 10 работ - в журналах, рекомендованных ВАК.

Личный вклад автора. Все результаты, представленные в работе, получены при непосредственном участии автора в период с 1982 по 2008 г. При оформлении научных публикаций, постановке проблемы диссертации участие автора было определяющим. Исследования проведены в РГАУ - МСХА им. К.А. Тимирязева, Институте химической физики РАН, МГУ им. М.В. Ломоносова. Автор приносит глубокую благодарность проф. В.А. Караваеву, доц. М.К. Солнцеву, проф. А.Н. Тихонову, доц. А.Г. Мякинькову, с.н.с. З.П. Грибовой, проф. В.А. Зинченко, в сотрудничестве с которыми были выполнены некоторые разделы работы. Особую признательность автор выражает научному консультанту д.б.н. проф. Л.А. Дорожкиной за поддержку выполненных исследований, практические замечания и полезные советы, высказанные в процессе написания работы.

Структура и объем диссертации. Диссертационная работа состоит из введения, обзора литературы, описания условий, материалов и методов исследований, 7 глав с описанием результатов экспериментов, заключения, выводов, списка литературы. Материалы диссертации изложены на 335 страницах машинописного текста, включая 18 рисунков и 125 таблиц. Список литературы содержит 449 работ, из них 170 на иностранных языках.

Основное содержание работы

Глава I. Обзор литературы.

Освещены основные результаты опубликованных исследований по изучению действия пестицидов, рострегулирующих веществ и удобрений на зерновые культуры. Установлены факторы, определяющие воздействие этих веществ на растения. Дан анализ работ по использованию люминесцентных методов, основанных на регистрации медленной индукции флуоресценции (показатель (FM?FT)/FT) и термолюминесценции (показатель SA/Sобщ) растительных объектов, для оценки изменения фотосинтетической активности растений под действием различных ксенобиотиков.

Глава II. Методики проведения исследований.

Основными объектами исследований являлись зерновые культуры (яровая пшеница Triticum aestivum L., яровой ячмень Hordeum vulgare L., озимая рожь Secale cereale L.), бобы Vicia faba L., а также сорные растения сурепка Barbarea vulgaris L. и пикульник Galeopsis tetrahit L.

В работе использованы гербициды: производные феноксиуксусной кислоты (2,4-ДА и малолетучие эфиры 2,4-Д (С7-С9)), препараты сульфонилмочевины (гранстар, хармони, глин) и других химических групп (МОН, дуплозан, сатис, дикуран); фунгициды (тилт, байтан-универсал, витавакс-200); жидкое азотное удобрение КАС; рострегулирующие вещества и индукторы устойчивости растений (брассиностероиды, производные гидроксикоричных кислот, цитокинины, кремнийсодержащие соединения, вещества природного происхождения: хитозан, эмистим С, агростимулин и мицефит; растительные экстракты на основе Reynoutria sachalinensis).

Полевые опыты (1982-2007 гг.) проводили согласно методикам опытного дела (Доспехов Б.А., 1985) на селекционно-генетической и полевой станциях РГАУ - МСХА им. К.А. Тимирязева, на базе НИПТИЖ (г. Клин), в учхозе «Михайловское» Подольского р-на Московской области. Технологии выращивания культур в опытах соответствовали общепринятым для региона. Обработку посевов гербицидами и их смесями с КАС проводили в фазу кущения зерновых. Нормы расхода препаратов соответствовали рекомендованным. В период вегетации отбирали пробы растительной массы по 20 растений с повторности для определения динамики роста и накопления сухой массы, содержания сахаров и остаточных количеств гербицидов, а также для определения люминесцентных показателей. Структуру урожая определяли по пробным снопам с 0,25 м2 в 4-кратной повторности. Данные подвергали статистической обработке (Доспехов Б.А., 1985).

Вегетационные опыты проводили по общепринятым методикам с целью получения более полной информации о действии препаратов на растения.

Методики лабораторных (модельных) опытов и анализов.

Опыты по влиянию 2,4-Д на поглощение меченого фосфора проводили на кафедре атомной физики и радиохимии РГАУ - МСХА им. К.А. Тимирязева. Семидневные проростки пшеницы помещали на раствор Кнопа (1/4), содержащий меченый фосфор в форме КН2Р*O4 с удельной активностью 0,2 мКи/мл. Общая радиоактивность раствора составляла 10 мКи/мл. Обработку растений 0,1% раствором эфира 2,4-Д (С7-С9) проводили непосредственно перед пересаживанием их на раствор, содержащий 32Р. Повторность опытов 9-кратная. Определение радиоактивности проводили через 1, 4 и 6 суток после обработки гербицидом на установке РПС-2-ОЗТ.

Для определения влияния уровня питания на эффективность действия 2,4-Д растения выращивали в сосудах всестимостью 1 кг почвы на двух уровнях минерального питания (Соколов М.С., 1995). Через 7 суток после всходов в каждый сосуд при поливе был внесен 32Р с общей активностью 100 мКи/мл. В этот же день растения были обработаны 0,1% раствором 2,4-Д, что соответствовало рекомендованной норме расхода гербицида. Радиактивность измеряли через 2 и 6 суток после обработки.

Влияние 2,4-Д на работу протонной помпы и поглощение ионов калия изучали на семидневных проростках пшеницы. Растения пересаживали на раствор KCl (3•10-3 М) + CaSO4 (10-4 М) с определенным рH и содержанием ионов калия. Спустя 90, 120, 150 и 210 минут после пересаживания в растворе определяли концентрацию ионов водорода (рН) и содержание в нем ионов калия. Рассчитывали изменения концентрации ионов водорода и калия, отнесенные к единице массы корня, (ДН+/г) и (ДК+/г).

При определении действия гербицидов группы сульфонилмочевины на люминесцентные характеристики листьев использовали растения бобов (Русские черные), которые выращивали при искусственном освещении 14 ч в сутки лампами накаливания общей мощностью 400 Вт с расстояния 40-50 см. В опытах использовали высечки из средней части листьев первого яруса 18-20-дневных проростков, листья которых предварительно обрабатывали глином (д.в. хлорсульфурон). Хлоропласты класса Б из листьев бобов выделяли по методике Тихонова А.Н. и др. (1975). В суспензию хлоропластов вводили растворы глина, гранстара и хармони в концентрациях 10-6 - 10-2 М.

Для оценки последействия гербицидов на физиологическое состояние проростков следующей репродукции использовали семена пшеницы с полевых опытов, проведенных в 1995-1999 гг. Ускоренное старение семян проводили по методике Лихачева Б.С. и др., (1978). Лабораторную всхожесть семян определяли по ГОСТу 12038-92 (1992 г.).

В опытах по изучению действия протравителей на термолюминесцентные показатели семена пшеницы Мироновская 808 обрабатывали байтаном-универсалом, витаваксом 200 и хитозаном в рекомендованных нормах расхода. Обработанные семена использовали для получения 10-дневных растений, листья которых использовали для измерения ТЛ.

Определение показателей качества зерна в полевых опытах проводили по методике государственного сортоиспытания сельскохозяйственных культур (1988 г.): содержание крахмала - по ГОСТ 10845-76, массу 1000 зерен - ГОСТ 10842-89, содержание белка в зерне - ГОСТ 10846-74.

Содержание сахаров в вегетативной массе и зерне пшеницы и ячменя определяли методом высокоэффективной жидкостной хроматографии (Dunmire D.L., Otto S.E., 1979). Содержание азота, фосфора и калия в вегетативной массе и зерне определяли по методике, разработанной ЦИНАО (1976), содержание 2,4-Д -газохроматографическим методом (Чкаников Д.И., 1981).

Измерение медленной индукции флуоресценции (МИФ) листьев растений. Для возбуждения флуоресценции использовали осветительную систему диапроектора ЛЭТИ-55. Образцы освещали через широкополосный стеклянный светофильтр СЗС-22 с максимумом результирующего пропускания около 450 нм. Интенсивность возбуждающего света составляла около 50 Вт/м2. Флуоресценцию на длине волны 686 нм, соответствующей максимуму в спектре флуоресценции зеленого листа, выделяли призменным монохроматором спектрофотометра СФ-4 и регистрировали при помощи фотоумножителя ФЭУ-79. После соответствующего усиления сигнал, пропорциональный интенсивности флуоресценции, подавали на прибор КСП-4, с помощью которого регистрировали индукцию флуоресценции с временной разверткой 720 мм/час. Постоянная времени установки составляла около 0,3 с. Высечки из листа общей площадью 15 х 25 мм помещали в держатель, адаптировали к темноте в течение 5 минут, а затем включали возбуждающий свет и регистрировали МИФ. В качестве параметра МИФ использовали отношение (FМ-FТ)/FТ, где FМ ? интенсивность флуоресценции в максимуме индукционной кривой, FТ ? стационарный уровень флуоресценции, достигаемый через 6-8 минут освещения. В экспериментах (глава 1) продемонстрировано, что изменения значений (FМ-FТ)/FТ в процентном отношении соответствуют изменениям фотосинтетической активности растений.

Измерение термолюминесценции листьев растений. Кривые термолюминесценции (ТЛ) записывали по лабораторной установке, подробно описанной в работе (Pliqett, Solnzev, 1978). Образцы (высечки из средней части листьев растений) помещали в держатель, освещали дальним красным светом (725 нм) в течение одной минуты, адаптировали к темноте в течение шести минут при комнатной температуре, а затем охлаждали до температуры облучения и освещали полным спектром лампы накаливания КГМ-30-300 (12 Вт/м2) в течение трех минут. После этого образцы охлаждали до ?100 єС, а затем нагревали со средней скоростью 35 град/мин. Излучение регистрировали в интервале температур ?40 ч 90 °С с помощью ФЭУ-79 и усилителя У5-9. Светосумму пиков ТЛ определяли с помощью численного интегрирования. В качестве параметра ТЛ использовали отношение SA/Sобщ (SA - светосумма пика А, Sобщ - общая светосумма ТЛ), изменения которого, как показано в главе 1, соответствуют изменениям фотосинтетической активности растений.

Методика ЭПР-измерений. Для определения барьерных функций цитоплазматических мембран методом ЭПР использовали водорастворимую метку TEMPONE. Среда инкубации содержала также уширитель сигнала - феррицианид калия (100 мМ). Зародыши семян пшеницы инкубировали в растворе спиновой метки в течение 30 минут при комнатной температуре. Затем их извлекали из раствора и помещали в капилляры диаметром 1 мм с добавлением раствора инкубации. Спектры ЭПР регистрировали на спектрометре фирмы «Вариан» модели Е-4 при комнатной температуре 20-22 °С, мощности микроволнового излучения 10 мВ и амплитуде модуляции 0,5 Гс.

Глава III. Действие феноксиуксусных кислот на продуктивность и обмен веществ зерновых культур.

Исследовано влияние гербицида 2,4-ДА, обладающего широким спектром действия, на продуктивность ячменя и пшеницы в полевых опытах. Хотя условия вегетационного периода 1982 г. сложились благоприятно для роста и развития зерновых культур, обработка 2,4-ДА не способствовала увеличению урожайности пшеницы и ячменя. Одна из причин этого - наличие большого числа сорняков, устойчивых к 2,4-ДА. Помимо этого, гербицид мог отрицательно воздействовать на обрабатываемую культуру. 2,4-ДА в условиях данного опыта оказывала существенное негативное влияние на рост растений и накопление ими биомассы (табл. 1).

Таблица 1 - Действие 2,4-ДА на рост и развитие растений пшеницы Московская 21 (полевой опыт 1982 г.)

Применение метода медленной индукции флуоресценции позволило установить ослабление фотосинтетической активности растений пшеницы и ячменя при их обработке 2,4-ДА (табл. 2) в период наиболее активного формирования генеративных органов, которое коррелировало со снижением интенсивности роста и развития растений, с одной стороны, и снижением биосинтеза углеводов в вегетативной массе, ? с другой (табл. 3).

Таблица 2 - Действие 2,4-ДА на фотосинтетическую активность пшеницы и ячменя (значения (FM?FT)/FT МИФ, ±0,05)

Установлено, что снижение содержания сахаров в вегетативной массе пшеницы наблюдалось сразу же после обработки и сохранялось в течение 9 суток. Подобные изменения были зафиксированы и при обработке 2,4-ДА посевов ячменя. В зерне пшеницы суммарное содержание сахаров практически не отличалось от контроля, однако уменьшилось отношение суммы ди- и трисахаридов к моносахаридам. В вегетативной массе ячменя через сутки после обработки гербицидом содержание глюкозы и фруктозы снизилось почти вдвое по сравнению с контролем. В зерне ячменя наблюдалось уменьшение суммарного содержания сахаров (на 14%). Изменения в содержании и соотношении основных форм сахаров в вегетативной массе пшеницы и ячменя под влиянием гербицида 2,4-ДА свидетельствуют о серьезных перестройках в обмене веществ растений, направленных на преодоление его токсического действия.

Таблица 3 - Влияние 2,4-ДА на содержание сахаров в вегетативной массе пшеницы Московская 21

Таким образом, в результате воздействия 2,4-ДА на растения пшеницы и ячменя установлено снижение фотосинтетической активности, подавление биосинтеза углеводов, торможение роста и развития растений. Эти изменения не прошли бесследно: урожайность ячменя при применении 2,4-ДА достоверно снизилась по сравнению с контролем, отмечена тенденция к снижению урожайности пшеницы (табл. 4).

Таблица 4 - Действие 2,4-ДА на урожайность пшеницы Московская 21 и ячменя Московский 121 (т/га)

Исследована деградация остатков и метаболизм 2,4-Д в вегетативной массе и зерне пшеницы. Значительное содержание 2,4-Д в листьях и стеблях растений обнаружилось через 3 суток после обработки, причем большая часть гербицида сохранялась в листьях растений. Однако происходила довольно быстрая детоксикация гербицида как в листьях, так и в стеблях. Через 9 суток содержание гербицида в листьях уменьшилось в 5,5 раз. В стеблях растений детоксикация 2,4-Д происходила медленнее, и ее количество через 9 суток уменьшилось лишь в 1,8 раза. Через 15 суток после обработки остатки 2,4-Д уже не обнаружились в листьях и стеблях пшеницы (табл. 5).

Таблица 5 - Содержание 2,4-Д в вегетативной массе пшеницы Московская 21 (мг / кг абсолютно сухой массы)

Значительная часть гербицида, поступившего в растения, сразу же трансформировалась. Уже через сутки в обработанных листьях пшеницы оставалось 9,6% свободной 2,4-Д. Через 7 суток количество свободной 2,4-Д составляло 3,6%, причем гидроксилированию подверглось 26,9 % поступившего гербицида. Процесс детоксикации гербицида заканчивался в течение 12-15 суток после обработки как пшеницы, так и ячменя, однако именно его присутствием в листьях и стеблях растений в этот период можно объяснить негативное воздействие на культуру. Остаточные количества гербицида в зерне ячменя и пшеницы не обнаружены.

2,4-ДА оказала влияние и на процесс поступления К+ и эмиссию Н+ проростками пшеницы. При этом важную роль играли концентрация гербицида, время экспозиции и условия проведения опытов. 2,4-ДА в обеих концентрациях стимулировала поступление ионов К+ в проростки пшеницы, выращенные при освещении, в течение всего эксперимента. В проростках, выращенных в условиях этиоляции, первоначальная стимуляция (90 мин) сменилась значительным замедлением этого процесса к концу эксперимента.

Таблица 6 - Действие 2,4-Д на поглощение ионов К+ (мМ • 10-4 /мин) проростками пшеницы Московская 21

Следует отметить, что 2,4-ДА в концентрации 10-4 М оказывала ингибирующее действие уже через 120 мин эксперимента, а в концентрации 10-5 М - через 150 мин (табл. 6).

Можно предположить, что ингибирование поглощения К+ 2,4-ДА обусловлено ее воздействием на транспортные механизмы мембран клетки за счет физико-химического взаимодействия гербицида с мембраной или его действия на энергетические механизмы клетки, что отражается на функционировании Н+-насосов. Под действием 2,4-ДА в обеих концентрациях наблюдалась стимуляция работы протонной помпы и систем поглощения ионов калия в течение всего эксперимента, однако в меньшей степени при более высокой концентрации (10-4 М). Наиболее активное выделение Н+ в раствор отмечалось через 150 минут при концентрации 10-5 М (табл. 7).

Таблица 7 - Действие 2,4-ДА на выделение Н+ (г-и • 10-6 /мин) проростками пшеницы Московская 21

У проростков, выращенных в условиях этиоляции, видимая связь между выделением Н+ в раствор и поглощением К+ корнями отсутствовала. Вероятно, это связано с тем, что в условиях этиоляции процесс роста 7-дневных проростков происходит преимущественно за счет запасных веществ эндосперма зерновки, а механизмы поглощения клеток корня находятся на этапе формирования из-за дефицита углеводов, которые в процессе окисления их в корнях призваны генерировать АТФ, необходимую для функционирования систем поглощения ионов в клетках корня.

Транспорт 32Р в растения пшеницы под действием 2,4-Д (С7?С9) претерпевал значительные изменения, которые обнаруживались уже в первые сутки после обработки - 2,4-Д (С7?С9) стимулировала поглощение 32Р пшеницей. Через 3 суток в листья, обработанные гербицидом, поступило значительно больше 32Р, чем в корни, однако суммарная активность растений при обработке гербицидом была ниже, чем в контроле. Через 6 суток 2,4-Д (С7?С9) продолжала тормозить поступление фосфора в растения, о чем свидетельствует снижение их суммарной активности (табл. 8).

Таблица 8 - Активность (А, расп. сек./10 раст.) растений пшеницы при действии 2,4-Д (С7?С9)

При выращивании пшеницы с внесением минеральных удобрений в почву ингибирующее действие 2,4-Д (С7?С9) на поглощение 32Р было значительно слабее, чем при ее выращивании в условиях низкой обеспеченности элементами минерального питания (табл. 9).

Таблица 9 - Влияние уровня питания на поступление 32Р в растения пшеницы, обработанные 2,4-Д (С7-С9) (активность, распад. • с / г воздушно-сухой массы)

Ослабление процессов поглощения элементов питания корневой системой растений при обработках 2,4-ДА и 2.4-Д (С7?С9) сопоставимо с изменениями в фотосинтетическом аппарате. Ионы фосфата могут быть эндогенными донорами электронов для хлорофилла реакционного центра фотосистемы 2 (Р680), и замедление их поступления приводит к снижению фотосинтетической активности растений.

Результаты исследований, представленные в главе III, свидетельствуют о существовании тесной взаимосвязи между действием феноксиуксусных кислот на фотосинтетический аппарат растений, физиолого-биохимическими характеристиками роста и развития культуры и ее урожайностью.

Глава IV. Особенности совместного применения гербицидов группы сульфонилмочевины и удобрений.

Изучена возможность уменьшения норм расхода гербицидов при использовании их в баковых смесях с жидким удобрением (КАС) не только с точки зрения их физико-химической совместимости, но и с учетом характера их действия на защищаемую культуру. Лабораторные исследования показали, что все используемые препараты обладают хорошей физико-химической совместимостью между собой и с КАС.

Установлено, что в полевых опытах гербициды глин, гранстар и хармони в рекомендованных нормах расхода повышали урожайность ячменя как при раздельном применении, так и в виде баковых смесей с КАС. Применение баковых смесей гербицидов и КАС позволило снизить нормы расхода препаратов и получить более высокие прибавки урожая ячменя. Наибольшая урожайность обеспечена применением смеси гранстара и КАС (табл. 10). Увеличение урожайности происходило в основном за счет увеличения продуктивной кустистости и массы 1000 зерен.

Таблица 10 - Действие гербицидов и КАС на урожайность ячменя, т/га

Как при раздельном, так и при совместном применении с КАС гербициды группы сульфонилмочевины не снижали фотосинтетическую активность растений ячменя (значения (FMFT)/FT) не изменялись по сравнению с контролем).

Применение глина, гранстара и хармони в смеси с 2,4-ДА не отражалось на фотосинтетической активности растений, однако добавление в эти смеси КАС приводило к длительному снижению фотосинтетической активности ячменя, что привело к снижению массы зерна с 15 растений (табл. 11).

Таблица 11 - Изменение фотосинтетической активности (значения SA/Sобщ ТЛ, ±0,05) и продуктивности ячменя (НСР05 1,5) при обработке баковыми смесями

Производственные испытания баковой смеси гранстара с КАС в посевах ячменя подтвердили повышение эффективности обоих компонентов при их совместном использовании. На фоне низкой урожайности ячменя в контроле и при применении 2,4-ДА использование баковой смеси гранстара (15 г/га) и КАС (97 л/га) обеспечило получение значительной прибавки урожая (табл. 12). Гербицидная активность смеси составила 97,8%.

Таблица 12 - Урожайность ячменя Зазерский 85. Производственные испытания 1993 г.

Изучены особенности поглощения и распределения гербицида глин (д.в. хлорсульфурон) в растениях пшеницы разных сортов. Интенсивность поглощения глина была различной у трех сортов пшеницы и зависела от времени экспозиции и концентрации гербицида. При высокой концентрации (10-3 М) гербицид интенсивно поглощался из раствора проростками пшеницы Московская 35 и Саратовская 29. В этих же условиях поглощение глина проростками пшеницы Ленинградская происходило значительно слабее. Поступивший в растения гербицид в основном локализовался в корнях у всех испытуемых сортов в течение всего эксперимента. Зависимости поступления глина в проростки пшеницы от концентрации были следующими. При низкой концентрации (10-6 М) основная часть препарата поступила в растения пшеницы Московская 35 в течение 15 мин, Саратовская 29 и Ленинградская - 60 мин. При средней концентрации (3 • 10-5 М) максимальная суммарная радиоактивность растений пшеницы Московская 35 и Саратовская 29 наблюдалась через 210 мин, а Ленинградская - через 270 мин эксперимента (табл. 13-15).

Таблица 13 - Перераспределение глина (14С) в растениях пшеницы сорта Московская 35 в зависимости от концентрации гербицида и времени экспозиции, ДРМ/г сух. массы

Таблица 14 - Перераспределение глина (14С) в растениях пшеницы сорта Саратовская 29 в зависимости от концентрации гербицида и времени экспозиции, ДРМ/г сух. массы

При высокой концентрации глина (10-3 М) пшеница Московская 35 и Саратовская 29 активно поглощали гербицид в течение всего эксперимента. Максимум поглощения наблюдался через 270 и 210 мин соответственно. При данной концентрации у пшеницы Ленинградская максимум поглощения наблюдался через 120 мин. Поступивший гербицид локализовался в основном в корнях всех трех сортов пшеницы (от 80 до 97%). В листьях пшеницы Ленинградская содержалось от 10 до 23,6% поглощенного гербицида, в то время как у пшениц остальных сортов - не более 10%.

Таблица 15 - Перераспределение глина (14С) в растениях пшеницы сорта Ленинградская в зависимости от концентрации гербицида и времени экспозиции, ДРМ/г сух. массы

Таблица 16 - Действие глина на фотосинтетическую активность и содержание хлорофилла в листьях пшеницы Московская 35 при разной экспозиции на растворах гербицида (мин)

Фотосинтетическая активность растений пшеницы, обработанной глином, зависела главным образом от концентрации гербицида (табл. 16). При концентрациях 10-7 и 10-6 М значения SA/Sобщ практически не изменялись. Однако увеличение концентрации гербицида приводило к снижению фотосинтетической активности (уменьшению значений SA/Sобщ). Наиболее существенные изменения наблюдались уже через 60 мин экспозиции проростков на растворах гербицида. При увеличении концентрации до 10-2 М глин снижал фотосинтетическую активность (значения SA/Sобщ уменьшались на 17-48 % по сравнению с контролем). Через 210 мин экспозиции значения SA/Sобщ уменьшились и составили 50% и 41% от контроля при концентрации гербицида в растворе 10-3 и 10-2 М соответственно. Возможно, это связано с тем, что глин в высокой концентрации (10-3 М) продолжал активно поглощаться растениями пшеницы (табл. 13).

С увеличением времени экспозиции снижалось содержание хлорофилла в листьях пшеницы по сравнению с контролем при всех концентрациях гербицида (табл. 16).

Наблюдалась тесная взаимосвязь между процессом поступления гербицида в проростки с фотосинтетической активностью растений, которая зависела главным образом от концентрации гербицида. В низких концентрациях глин оказывал слабые, а в высоких - более значительные нарушения в фотосинтетическом аппарате пшеницы. Данные обстоятельства позволяют предположить возможное отрицательное воздействие гербицидов этой группы на культуру в производственных условиях. Полученные результаты следует учитывать при разработке мероприятий по применению производных хлорсульфурона в нашей стране с учетом сортовых особенностей зерновых культур и концент...