Моніторинг пестицидів в агроценозі цукрового буряка

Размещено на http://www.allbest.ru/

НАЦІОНАЛЬНИЙ АГРАРНИЙ УНІВЕРСИТЕТ

УДК: 632.9:633.1

АВТОРЕФЕРАТ

дисертації на здобуття наукового ступеня кандидата сільськогосподарських наук

МОНІТОРИНГ ПЕСТИЦИДІВ В АГРОЦЕНОЗІ ЦУКРОВОГО БУРЯКА

03.00.16 - екологія

ГАВРИЛЮК Людмила Леонідівна

Київ-1999

Дисертацією є рукопис

Дисертаційна робота виконана в інституті захисту рослин УААН та експериментальних ділянках опорного пункту Інституту захисту рослин УААН і полях господарства с. Козин Миронівського р-ну Київської обл. в 1988-1999 рр.

Науковий керівник: доктор сільськогосподарських наук Бублик Людмила Іванівна, Інститут захисту рослин УААН завідуюча лабораторії аналітичної хімії пестицидів

Офіційні опоненти: доктор сільськогосподарських наук, професор Кавецький Володимир Миколайович, Інститут агроекології та біотехнології УААН, завідувач лабораторії токсикології агроландшафтів

кандидат біологічних наук Ліннік Леонід Іванович , Інститут цукрових буряків, старший науковий співробітник лабораторії захисту цукрових буряків від шкідників та хвороб

Провідна установа: Державна агроекологічна академія України, м. Житомир

Захист відбудеться " 8 " жовтня 1999 р. о 10:00 годині на засіданні спеціалізованої вченої ради Д 26.004.02 в Національному аграрному університеті за адресою: 252041, Київ - 41, вул. Героїв Оборони, корпус 3, аудиторія 65.

З дисертацією можна ознайомитися у бібліотеці Національного аграрного університету, Київ - 41, вул. Героїв Оборони, 11, корпус 10.

Автореферат розісланий " 6 " вересня 1999 р.

Вчений секретар спеціалізованої вченої ради В.І.Менджул

Загальна характеристика роботи

Актуальність теми. Хімізація, зокрема застосування пестицидів, була і залишається одним з шляхів інтенсифікації сільськогосподарського виробництва. З другої половини нашого сторіччя пестициди перетворилися в постійний діючий фактор, що має як позитивний, так і негативний вплив. Тому постає дедалі гостріша необхідність врахування їх післядії як при розробці окремих технологій, так і при визначенні перспектив розвитку хімічного методу захисту рослин.

Важливою сільськогосподарською культурою в Україні є цукровий буряк, який займає біля 1,5 млн. га родючих земель і є основною сировиною для виробництва цукру. Захист цукрового буряка від шкідливих організмів базується на широкому використанні пестицидів, що забезпечує підвищення продуктивності рослин на 40-50%, збереження урожаю від втрат на 20-25%. При цьому виникає загроза забруднення навколишнього середовища.

Уникнути несприятливої екологічної післядії при цьому можливо лише на основі екотоксикологічного обґрунтування застосування пестицидів: одержання інформації про вміст, динаміку накопичення та перетворення пестицидів в агроекосистемі; її аналіз, прийняття рішень про оптимальний варіант їх застосування, тобто моніторингу, що є важливою і актуальною проблемою екології.

Зв'язок роботи з науковими програмами. Дослідження проводилися в 1988-1999 рр. за Держтематикою “Розробити систему аналітичного контролю токсичних органічних речовин, що забруднюють агроекосистему, з метою підвищення якості продуктів харчування”, номер Державної реєстрації №А01002949 р., та теми “Сформувати асортимент нових пестицидів, розробити та удосконалити технології їх застосування”, номер Державної реєстрації №01970012336. Мета досліджень. Метою досліджень було екотоксикологічне обґрунтування та оцінка ризику застосування пестицидів, які широко застосовуються при вирощуванні цукрового буряка в лісостеповій зоні України.

Основними завданнями роботи були:

- обґрунтування залежності фізико-хімічних властивостей пестицидів від їх полярності;

- розробка алгоритму визначення пестицидів в рослинах цукрового буряка та ґрунті на основі теорії міжмолекулярної взаємодії;

- вивчення динаміки накопичення та детоксикації пестицидів в об'єктах агроценозу цукрового буряка;

- екотоксикологічна оцінка ризику застосування пестицидів при вирощуванні цукрового буряка в лісостеповій зоні України.

Наукова новизна. На основі багаторічних досліджень проведено системний аналіз післядії застосування комплексу пестицидів при вирощуванні цукрового буряка.

Розроблено алгоритм визначення різнополярних пестицидів в об'єктах агроценозу цукрового буряка.

Доведена можливість моделювання методик визначення пестицидів за величиною дипольних моментів молекул діючих речовин без проведення трудомісткого експерименту.

Встановлено залежність швидкості детоксикації пестицидів в об'єктах агроценозу цукрового буряка від їх полярності.

Встановлено ступінь екологічної небезпеки пестицидів та обґрунтовано їх безпечне застосування при вирощуванні цукрового буряка в лісостеповій зоні України.

Практичне значення роботи. Розроблено та затверджено Укрдержхімкомісією як офіційні 3 методики визначення пестицидів в рослинах, ґрунті та воді методами тонкошарової та газорідинної хроматографії. Вивчено динаміку накопичення та швидкість детоксикації: фуратіокарбу (препарат Промет), карбофурану (препарат Фурадан), суміші карбофурану з беномілом і ТМТД (препарат “КОМБІ”), альдікарбу та його метаболітів сульфону і сульфоксиду (препарат Темік), диметоату (препарат Фосфамід), тербуфосу (препарат Каунтер), хлорпирифосу (препарат Дурсбан), хлорпирифосу з циперметрином (препарат Нурел-Д), фозалону (препарат Золон), дельтаметрину(препарат Децис), есфенвалерату (препарат Сумі-альфа), галоксифоп-R-метилу та його метаболіту галоксифоп-кислоти (препарат Зеллек-супер), клопіраліду (препарат Лонтрел), диметоморфу з манкоцебом (препарат Акробат МЦ).

Особистий внесок здобувача полягає в розробці методик визначення пестицидів; вивчення динаміки їх вмісту в рослинах та ґрунті; аналізі отриманих результатів і висновках з одержаної інформації.

Апробація роботи. Основні результати досліджень було викладено на: засіданнях Вченої Ради Інституту захисту рослин УААН (1996-1999); V Всесоюзній конференції з аналітичної хімії органічних сполук (Москва, 1984); республіканській конференції молодих вчених і спеціалістів (Київ, 1987); симпозіумі “Деградация пестицидов при комплексной защите сельскохозяйственных культур от вредных организмов” (Ленінград, 1990); семінарі “Методы анализа следовых количеств токсических веществ в объектах окружающей среды, продуктах питания и биосредах” (Київ, 1992); науково-методичній конференції “Сталий розвиток агроекологічних систем в умовах обмеженого ресурсного забезпечення” (Київ, 1998).

Публікація результатів досліджень. За результатами досліджень опубліковано 10 робіт.

Структура та обсяг дисертації. Дисертація викладена на 140 сторінках машинописного тексту, складається зі вступу, 2 розділів, висновків, рекомендацій виробництву, додатків; містить 18 таблиць і 22 рисунки. Перелік посилань включає 224 найменування, в тому числі 59 іноземних авторів. Огляд літератури. На основі аналізу узагальнених даних літератури висвітлені екологічні питання при застосуванні хімічного методу для захисту сільськогосподарських культур, зокрема цукрового буряка від шкідливих організмів з урахуванням вимог з охорони навколишнього середовища.

Експериментальна частина

Умови, матеріали та методика проведення досліджень

Дослідження по темі дисертації проводились в лабораторії аналітичної хімії пестицидів Інституту захисту рослин УААН.

Досліди проводили в комплексі з відділом держвипробувань та технології застосування пестицидів ІЗР в 1988-1999 у лісостеповій зоні України (с.Козин Миронівського р-ну Київської обл.). Грунт - чорнозем типовой глибокий малогумусний середньосуглинковий з рН 6,9 і вмістом гумусу - 3,2%, коефіціент самоочищення І_зон - 0,55; ГТК - 1,4. Орна площа господарства - 3000 га. Площа під цукровим буряком - 630 га. На дослідних ділянках вирощували Білоцерківський полігібрид 30.Моніторинг пестицидів проводився впродовж вегетаційного періоду при різних способах їх застосування. Об'єктами досліджень були інсектициди, фунгіциди та гербіциди. Відбір, зберігання та доставку проб було здійснено за уніфікованими правилами. Проби в трьох повторностях бралися в аналіз в день доставки. Аналіз проводився методами тонкошарової та газорідинної хроматографії за офіційно затвердженими та розробленими в лабораторії аналітичної хімії пестицидів Інституту захисту рослин УААН методиками. Для проведення досліджень було застосовано газорідинні хроматографи: “Цвет-106” та “Рerkin-Elmer 8410”. Отримані результати були оброблені за допомогою методів математичної статистики.

Моніторинг пестицидів передбачає комплексну систему спостережень, розробку вірогідних методів аналізу пестицидів, вивчення кінетики процесу їх деструкції та обґрунтування критеріїв прогнозу екотоксикологічної ситуації при плануванні та проведенні заходів з хімічного захисту рослин.

Розробка методик визначення пестицидів в об'єктах навколишнього середовища є складною задачею аналітичної хімії. Проби, які аналізуються є багатокомпонентними сумішами. Вони містять супутні речовини в кількостях, що набагато перевищують концентрацію пестициду. При неправильно вибраному ході аналізу пестициди можуть піддаватися хімічним перетворенням і руйнуванню.

В аналізі органічних сполук, зокрема пестицидів, немає схеми аналогічної неорганічному аналізу. Визначення пестицидів і їх метаболітів в рослинах, ґрунті та воді складається з декількох етапів, і є трудомістким експериментом. В зв'язку з цим виникла необхідність розробки алгоритму визначення пестицидів в рослинах цукрового буряка і ґрунті.

Алгоритм визначення пестицидів, що застосовуються при вирощуванні цукрового буряка

Сучасні пестициди є органічними сполуками різних хімічних класів. Їх перетворення в навколишньому середовищі залежить перш за все від фізико-хімічних властивостей, які є функцією молекулярної будови молекул і характеризуються дипольним моментом. За величиною дипольного моменту пестициди були розділені на три групи полярності: неполярні з µ<2 Д, малополярні з 2<mµ<6 Д, та полярні з µm->6 Д. Дипольні моменти пестицидів визначалися методом тонкошарової хроматографії. Асортимент пестицидів, які рекомендовані для застосування на посівах цукрового буряка, включає неполярні та малополярні інсектициди і фунгіциди, гербіциди є більш полярними сполуками (таблиця 1).

Алгоритм має вигляд блок-схеми. Класифікація пестицидів за полярністю є першим блоком алгоритму (рис. 1). Другий блок - це вилучення пестицидів із зразка, що аналізується. Процеси екстракції тісно пов'язані з процесами розчинності сполуки. При виборі екстрагенту для пестицидів, виявляється доцільним ділення розчинників також на три групи. За правилом “подібне у подібному” найкращим екстрагентом буде той, значення діелектричної проникності якого близькі до значення дипольного моменту сполуки. Неполярні пестициди добре розчиняються в неполярних органічних розчинниках (>0,1%): e<3; менш розчинні в малополярних розчинниках: діетиловому ефірі, хлороформі, етилацетаті, хлористому метилені та інш. з 3<-e<20; практично нерозчинні у воді (10^-4-10^-6%). З ростом полярності пестицидів збільшується розчинність їх в полярних розчинниках з e> 20: ацетоні, етанолі, метанолі, воді, кислотах. Щоб підібрати оптимальний варіант очистки екстракту необхідно врахувати здатність екстрагенту вилучати коекстрактивні речовини матриць (ІІІ блок алгоритму). До цього часу не винайдено універсальної схеми вилучення пестицидів і очистки екстрактів, тому варіанти екстракції та очистки взаємозамінні. Якісне та кількісне визначення (ІV блок) проводять методами тонкошарової (ТШХ), газорідинної (ГРХ) хроматографії, або їх поєднанням. Для полярних пестицидів перспективним є використання вольтамперометричних методів та високоефективної рідинної хроматографії.

ТШХ є одним з пріоритетних методів аналізу пестицидів, який дозволяє розділяти складні суміші сполук, проводити їх якісне та кількісне визначення. За допомогою ТШХ вивчено хроматографічну поведінку і підібрано оптимальні умови ідентифікації і кількісного визначення різнополярних пестицидів. Для кожної досліджуваної сполуки вибрано систему розчинників (рухому фазу), вирішальна здатність якої максимальна в зоні R_f - 0,5, і зменшується в сторону і фронту і старту. Для неполярних пестицидів було використано систему розчинників гексан з ацетоном в співвідношенні 4:1. Величина R_f, становила: есфенвалерату - 0,40, хлорпирифосу - 0,95, циперметрину - 0,45.

Суміш малополярних пестицидів карбофурану з беномілом і ТМТД елюювали в гексані з ацетоном в співвідношенні 3:2 або хлороформі. Величина R_f кожної сполуки становила відповідно рухомим фазам: карбофурану - 0,45; 0,25; беномілу - 0,65; 0,45; БМК - 0,25; 0,15; і ТМТД - 0,50; 0,55. Оптимальну елююючу здатність для альдікарбу та його метаболітів сульфону і сульфоксиду має система розчинників гексану з ацетоном в співвідношенні 3:2. Величина R_f альдікарбу - 0,53, сульфону - 0,05; сульфоксиду - 0,22. Для бендикарбу (препарат Сидокс) запропоновано декілька систем: гексан-ацетон (3:2), (1:1) та етанол. Величина R_f відповідно становить - 0,54; 0,47; 0,75. Якісне визначення пестицидів проводили за величиною R_f шляхом обприскування хроматограми реактивами, які утворюють з пестицидами забарвлені або флуоресцентні сполуки.

Таблиця 1- Дипольні моменти пестицидів

Примітка: І - інсетицид, Ф - фунгіцид, Г - гербіцид, ФОП - фосфорорганічна сполука.

Для кількісного визначення пестицидів було використано залежність площі плями від кількості діючої речовини, яка розраховувалася за формулою:

Р_Х = Р₃ - [{(Р₃ - Р₁)/(Q₂ - Q₁)} х (Q₃ - Q_Х)] , (1)

де Р_Х і Q_Х - кількість і площа плями, що визначається; Р₃, Р₁, Q₃, Q₁ - кількість і площі стандартних розчинів з більшим і меншим вмістом досліджуваної сполуки.

Етапи визначення пестицидів методом ГРХ аналогічні етапам визначення методом ТШХ. Для неполярних пестицидів застосовували нерухому фазу 5% SЕ-30, для визначення малополярних та полярних сполук застосовували більш полярну фазу типу ОV-210. Хлорорганічні і деякі інші сполуки визначалися за допомогою детектора постійної швидкості рекомбінації іонів (ДПР). Для визначення фосфорорганічних сполук та карбаматів використовували селективний детектор NРД. Для отримання достовірних результатів при аналізі пестицидів було застосовано поєднання двох детекторів і колонок з різнополярними фазами. Ідентифікацію досліджуваних сполук проводили за часом утримання.

Динаміка вмісту пестицидів в рослинах цукрового буряка та ґрунті. За допомогою розроблених в лабораторії аналітичної хімії пестицидів ІЗР УААН і офіційно затверджених методик було вивчено динаміку розпаду пестицидів в рослинах цукрового буряка та ґрунті.

При вирощуванні цукрового буряка за інтегрованою системою хімічний метод застосовується на протязі вегетаційного періоду і передбачає протруєння насіння, застосування гранульованих препаратів, поверхневе обприскування інсектицидами, фунгіцидами, гербіцидами.

Виявлено, що процеси деструкції пестицидів відбуваються за експоненційною моделлю, за якою були розраховані константа швидкості розпаду (k) та період напіврозпаду (Т₅₀) кожної досліджуваної сполуки:

2,303 C₀

k= --------- lg ----- , (2)

t C_t

де: k - константа швидкості розпаду, частин за добу; t - доба; C₀, C_t - початкова концентрація та концентрація в певний момент часу t.

Показники процесу деструкції досліджуваних сполук і ступені їх небезпеки приведені в таблиці 2.

За результатами досліджень встановлена залежність поведінки пестицидів в рослинах і ґрунті від їх фізико-хімічних властивостей. Найбільш суттєво ця залежність спостерігається для різнополярних пестицидів. Більш полярні Промет і Фурадан в рослинах і ґрунті деструктують швидше ніж менш полярні Дурсбан, Нурел-Д, Сумі-альфа, Бенлат; Фосфамід - швидше ніж Каунтер, Темік та Фурадан. При цьому технології застосування пестицидів не впливають на їх деградацію. Сучасний асортимент пестицидів включає піретроїдні препарати, що застосовуються як окремо, так і в сумішних препаратах. При застосуванні Нурелу -Д, 55% к.е. ( 1,0 л/га), який містить 50% хлорпирифосу і 5% циперметрину, детоксикація діючих речовин вібувається пропорційно їх вмісту в препараті ( рис. 2). Розпад хлорпирифосу при застосуванні Дурсбану, 40,8% к.е. (1,0 л/га) проходить з тією ж швидкістю (в рослинах k=0,09, в ґрунті k=0,06 частин за добу).

пестицид буряк накопичення агроценоз

Таблиця 2 - Показники розпаду різнополярних пестицидів, що застосовуються при вирощуванні цукрового буряка

Накопичення пестицидів в гичці та коренеплодах не спостерігається, за винятком того випадку, коли міграція діючої речовини в коренеплоди відбувається швидше ніж їх деструкція (рис. 3). За даними моніторингу були побудовані моделі динаміки вмісту пестицидів в рослинах та грунті при одно-, дво-, та триразовому їх застосуванні, що дозволяє передбачити тривалість токсичної дії пестицидів в об'єктах навколишнього середовища. Період виявлення хлорпирифосу (Дурсбан,40,8% к.е.., 1,0 л/га) та дельтаметрину (Децис,2,5% к.е.., 0,5 л/га) при дворазовому застосуванні довший на 10 діб.(рис. 4).

При дворазовому застосуванні гербіциду Зеллек- супер, його метаболіт галоксифоп-кислота, виявляється на 20, при триразовому - на 40 діб довше.

На основі багаторічних досліджень встановлено період потенційного максимального навантаження пестицидів на агроценоз цукрового буряка впродовж вегетаційного періоду (рис. 5).

Тривалість виявлення пестицидів в рослинах та грунті залежить від фізико-хімічних властивостей пестицидів, норми їх витрати, кратності і строків застосування. Оскільки рослини цукрового буряка мають вегетаційний період 160-170 діб, до моменту збору урожаю в рослинах і ґрунті відбувається повна деструкція досліджуваних сполук.

Отже, головною умовою збереження навколишнього середовища від забруднення є удосконалення асортименту пестицидів та технологій їх застосування.

Екотоксикологічна характеристика та оцінка ризику застосування пестицидів на цукровому буряку в Лісостепу України

Для оцінки та прогнозу рівня небезпеки забруднення агроценозу цукрового буряка пестицидами в лісостеповій зоні України було використано модель, розроблену в ІЗР Васильєвим В.П. та співавторами (1989), яка включає: середньозважену ступінь небезпеки пестицидів, усереднене навантаження на територію господарства і показник здатності земельних угідь до самоочищення.

Рівень потенційної небезпеки забруднення пестицидами було охарактеризовано агроекотоксикологічним індексом АЕТІ зі значеннями від 0 до 10:

, (3)

0-1 - малонебезпечний; 1-4 - середньонебезпечний; 4-8 - підвищеної небезпеки; 8-10 - високонебезпечний; V- прогнозоване забруднення пестицидами сільськогосподарського ландшафту (умовних кг/га).

Для оцінки ризику застосування оновленого і традиційного асортиментів пестицидів було використано комп'ютерне моделювання.

За результатами досліджень встановлено, що одним з шляхів зниження ризику застосування пестицидів є зменшення їх сумарного навантаження на агроценоз цукрового буряка. При застосуванні пестицидів оновленого асортименту з сумарною нормою витрати 10 кг/га і ступенем небезпеки 4,5 балів, ризик є малонебезпечний і менший в 6 разів у порівнянні з традиційним асортиментом (норма витрати 20 кг/га). Другий шлях - це скорочення частки площі, на якій застосовуються пестициди в сівозміні.

Таким чином, негативну післядію пестицидів на навколишнє середовище можна попередити вже на етапі планування застосування хімічного методу для захисту цукрового буряка.

Висновки

На основі проведеного моніторингу пестицидів традиційного та оновленого асортиментів, що застосовуються для захисту цукрового буряка в лісостеповій зоні України доведено, що екотоксичність пестицидів, перш за все, залежить від їх властивостей, які є функцією фізико-хімічної будови молекул пестицидних сполук.

Класифіковано за полярністю і ступенем небезпеки пестициди, що застосовуються для захисту цукрового буряка. Встановлено, що до дуже небезпечних хімічних сполук зі ступенем небезпеки (С_н)1-2 належать: Фурадан, Темік; до небезпечних з С_н-3 Дурсбан, Нурел-Д, Сумі-альфа, Децис, Бенлат, Промет; до помірно небезпечних з С_н-4-5-Золон, Фосфамід, Акробат МЦ, Зеллек-супер, Лонтрел.

На основі багаторічних досліджень розроблено алгоритм визначення різнополярних пестицидів в рослинах цукрового буряка та ґрунті, який включає: класифікацію пестицидів за полярністю,® вибір екстрагенту,-® очистку екстракту,® якісне та кількісне визначення хроматографічними методами. Розроблений алгоритм може бути використаний при систематичному аналізі та для розробки методик визначення нових як окремих, так і сумішних препаратів, які можна моделювати за величиною дипольного моменту, виключаючи трудомісткий експеримент. За допомогою алгоритму розроблено методики визначення альдікарбу та його метаболітів сульфону і сульфоксиду (препарат Темік), суміші карбофурану з беномілом і ТМТД (препарат “КОМБІ”) та есфенвалерату (препарат Сумі-альфа) в рослинах цукрового буряка та грунті методами тонкошарової та газорідинної хроматографії, які затверджені Держхімкомісією як офіційні.

На основі динаміки розпаду хімічних сполук та тривалості виявлення їх залишкових кількостей встановлено, що детоксикація пестицидів в рослинах проходить швидше ніж в грунті. Визначено показники цього процесу: константу швидкості розпаду (k ) та період напіврозпаду (Т₅₀). Доведено, що швидкість детоксикації пестицидів збільшується з збільшенням полярності: k неполярного хлорпирифосу (препарат Дурсбан) в рослинах та ґрунті відповідно становить: 0,09; 0,06, а малополярного диметоату (препарат Фосфамід, Бі-58) - 0,18; 0,07 частин за добу. Т₅₀ хлорпирифосу в рослинах та ґрунті відповідно становить 7,7; 11,6 діб, а диметоату - 3,85; 9,0 діб.

За результатами досліджень встановлено, що технології застосування пестицидів не впливають на швидкість їх деструкції. Константа швидкості розпаду карбофурану, що застосовувався в різних препаративних формах (Фурадан, 35% з.п., Фурадан, 5% г., "КОМБІ", т.п. з вмістом Фурадану 27,2 %) становить: в рослинах - 0,15, в ґрунті - 0,04 частини за добу.

Тривалість виявлення пестицидів залежить від норми витрати, кратності і строків застосування. Екологічну небезпеку представляють не тільки неполярні і малополярні пестициди, а і полярні, що застосовуються декілька разів і, метаболітами яких є менш полярні сполуки. При триразовому застосуванні полярного гербіциду Зеллек-супер, 12,5% к.е. (1,0 л/га) (діюча речовина галоксифоп-R-метил) його малополярний метаболіт галоксифоп-кислота в слідових кількостях (0,002 мг/кг), в ґрунті виявляється на 130 добу після застосування.

Застосування хімічного методу захисту цукрового буряка від шкідливих організмів розглядається як один із засобів управління якістю агроекосистеми. При протруюванні насіння в грунт потрапляє до 10% діючих речовин від загальної кількості, що потрапила в агроценоз. При застосуванні гранульованих препаратів на токсикацію рослин припадає 80% діючої речовини, решта залишається в ґрунті. При обприскуванні кількість пестицидів, що потрапляє на грунт залежить від стадії розвитку культури і може становити більше 30% від кількості, яка потрапила у агроценоз. Виявлено, що потенційне максимальне навантаження пестицидів на агроценоз цукрового буряка впродовж вегетаційного періоду, припадає на 10-90 добу після сівби.

Ризик застосування пестицидів в різних препаративних формах зростає у відповідності: водорозчинні гранули<концентрати емульсій<порошки, що змочуються. Так, при застосуванні гербіциду Лонтрел, 75% в.г. з (0,2 кг/га) ризик менший в 8 разів по відношенню до Зеллека-супер, 12,5% к.е. з (1,0 л/га).

За результатами моніторингу побудовано модифікаційні моделі залежності ступеня екотоксикологічного ризику (АЕТІ) застосування різнополярних пестицидів оновленого та традиційного асортиментів, від рівня потенційного забруднення та частини площі, на якій планується їх використати в сівозміні. Встановлено, що при застосування пестицидів оновленого асортименту з сумарною нормою витрати 10 кг/га і ступенем небезпеки 4,5 балів ризик є малонебезпечний і менший в 6 разів у порівнянні з традиційним асортиментом (норма витрати 20 кг/га). Таким чином, одним з шляхів зниження ризику застосування пестицидів є зменшення сумарного навантаження. Другий шлях - це скорочення частки площі, на якій застосовуються пестициди. Застосування оновленого асортименту буде малонебезпечним при вирощуванні цукрового буряка в господарстві на 97% площі в сівозміні. Безпечне застосування традиційного асортименту можливе лише на 50% площі в сівозміні.

На етапі планування хімічного захисту цукрового буряка від шкідливих організмів рекомендується застосовувати модель для вибору оптимального асортименту пестицидів, норми їх витрати, площі на якій планується вирощувати культуру і застосовувати хімічний метод на рівні здатності території до самоочищення, що дозволить перетворити хімічний метод у раціональний, ефективний прийом інтегрованого захисту .

При формуванні асортименту пестицидів для захисту цукрового буряка від шкідливих організмів в лісостепеовій зоні України перевагу слід надавати препаратам, які мають ступінь небезпеки не нижче 4 балів, переважно у формі гранул. Екотоксикологічна доза застосованого асортименту не повинна перевищувати 10 кг/га.

Список опублікованих основних праць за темою дисертації

1.Гаврилюк Л.Л., Бублик Л.І., Горбач Т.І. Екотоксикологічні аспекти застосування Зеллека-супер та Лонтрела для захисту цукрового буряка в лісостеповій зоні України // Захист і карантин рослин. - К: Урожай, 1999. - В.45. - С. 12-17 (Особистий внесок здобувача 70%. Обгрунтування експериментальних досліджень.).

2.Гаврилюк Л.Л., Бублик Л.І. Алгоритм визначення пестицидів в рослинах цукрового буряка та грунті // Захист рослин. - 1998. - № 11. - С. 12-14 (Особистий внесок здобувача 70%. Проведення та теоретичне обгрунтування експериментальних досліджень.).

3.Бублик Л.І., Гаврилюк Л.Л., Панченко Т.П. Екологічний ризик застосування Сумі-альфа при вирощуванні соняшника, люцерни та цукрового буряка // Захист рослин. - 1998. - № 5. - С. 24 (Особистий внесок здобувача 60%. Проведення та оцінка результатів досліджень.).

4.Бублик Л.И., Гаврилюк Л.Л., Федоренко Н.В. Методические указания по определению смеси карбофурана с беномилом и ТМТД (препарат “КОМБИ”) в растениях сахарной свеклы методом тонкослойной хроматографии //М.А.Клисенко, А.А.Калинина, К.Ф.Новикова Методы определения микроколичеств пестицидов в продуктах питания, кормах и внешней среде. М.: ВО Агропромиздат, 1992. - Т.2. - С. 97-100 (Особистий внесок здобувача 70%. Проведення експериментальних досліджень.).

5.Бублик Л.І., Гаврилюк Л.Л. Визначення різнополярних пестицидів в об'єктах агросистеми //Тез. допов. конференції “Сталий розвиток агроекологічних систем в умовах обмеженого ресурсного забезпечення”. - К. - 1998. - С. 156-158 (Особистий внесок здобувача 70%. Проведення та теоретичне обгрунтування експериментальних досліджень.).

6.Бублик Л.И., Гаврилюк Л.Л. Хроматографическое определение Сидокса в растениях, почве и воде // Тез. допов. семiнару “Методы анализа следовых количеств токсических веществ в объектах окружающей среды, продуктах питания и биосредах”. - К. - 1992.-С 12 (Особистий внесок здобувача 50%. Проведення експериментальних досліджень.).

7.Федоренко Н.В., Бублик Л.И., Гаврилюк Л.Л. та iнш. Влияние технологий применения на деградацию пестицидов в растениях и почве // Тез. допов. симпозіуму “Деградация пестицидов при комплексной защите сельскохозяственных культур от вредных организмов”. - Л. - 1990. - С. 27. (Особистий внесок здобувача 30%. Проведення експериментальних досліджень.).

Анотації

Гаврилюк Л.Л. Моніторинг пестицидів в агроценозі цукрового буряка.- Рукопис.

Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата сільськогосподарських наук за спеціальністю 03.00.16 - екологія. - Національний аграрний університет, Київ, 1999.

Вперше проведено системний аналіз післядії застосування комплексу пестицидів в агроценозі цукрового буряка. Розроблено алгоритм визначення різнополярних пестицидів в рослинах та ґрунті, який дозволяє моделювати методики визначення пестицидів за величиною дипольних моментів молекул виключаючи трудомісткий експеримент. Побудовані модифікаційні моделі оцінки екологічного ризику застосування пестицидів при вирощуванні цукрового буряка в лісостеповій зоні України, які дозволяють перетворити хімічний метод у раціональний, ефективний та екологічно безпечний прийом інтегрованого захисту від шкідливих організмів.

Ключові слова: полярність, алгоритм, деструкція, ступінь небезпеки, моніторинг, моделювання, пестициди.

Гаврилюк Л.Л. Мониторинг пестицидов в агроценозе сахарной свеклы.- Рукопись.

Диссертация на соискание ученой степени кандидата сельскохозяйственных наук по специальности 03.00.16 - экология.- Национальный аграрный университет. Киев, 1999.

Предотвратить неблагоприятное экологическое последействие применения пестицидов при выращивании сахарной свеклы возможно на основе экотоксикологического обоснования.

В 1988-1999 гг. был проведен мониторинг пестицидов при различных способах их применения на протяжении вегетационного периода в растениях и почве в лесостепной зоне Украины. Организация мониторинга пестицидов возможна лишь при наличии достаточно чувствительных, специфических и относительно простых методов анализа, их идентификации, количественного и качественного определения. В анализе органических соединений, в частности пестицидов, нет схемы аналогичной неорганическому анализу. Поэтому для облегчения проведения мониторинга, на основе физико-химических свойств пестицидов был разработан алгоритм их определения в растениях и почве. Алгоритм имеет вид блок-схемы. Первый блок - это классификация пестицидов по полярности. Вторым блоком является извлечение пестицидов из анализируемого объекта органическим растворителем. Третий блок - это очистка экстракта от коэкстрактивных веществ и четвертый - качественное и количественное определение. Доказано, что по величине дипольного момента можно моделировать методики определения как отдельных, так и смесевых препаратов. Алгоритм может быть использован при систематическом анализе. С помощью разработанных методик была изучена динамика содержания пестицидов в растениях и почве. Установлено, что процессы деструкции исследуемых пестицидов проходят по экспоненциальной модели и зависят от их физико-химических свойств и не зависят от способа их применения. Полярные пестициды распадаются быстрее чем неполярные и малополярные: инсектициды Промет и Фурадан распадаются быстрее чем Дурсбан, Нурелл-Д, Суми-альфа, Децис; Фосфамид - быстрее чем Промет и Фурадан. При этом технологии применения пестицидов не влияют на скорость их распада. Максимальная нагрузка пестицидов на агроценоз сахарной свеклы на протяжении вегетационного периода приходится на 10-90 сутки после посева. При этом период определения пестицидов в растениях и почве зависит от их физико-химических свойств, нормы, кратности и сроков применения. По результатам исследований к моменту сбора урожая в растениях и почве происходит полная деструкция препаратов. В почве процесс распада происходит медленнее. По экспоненциальной модели рассчитаны константы скорости распада и периоды полураспада исследуемых пестицидов. Эти показатели были использованы для определения степени опасности химических соединений по интегральной классификации. Установлено, что опасность для окружающей среды представляют не только неполярные пестициды, но и полярные, которые применяются на протяжении вегетационного периода несколько раз и метаболитами которых являются менее полярные соединения. Для оценки и прогноза уровня опасности загрязнения агроценоза сахарной свеклы пестицидами в лесостепной зоне Украины была использована модель (В.П.Васильев, и соавторы, 1989), которая включает среднюю степень опасности пестицидов, среднюю нагрузку на территорию хозяйства и показатель способности земельных угодий к самоочищению. Уровень потенциальной опасности загрязнения пестицидами характеризуется агроэкотоксикологическим индексом (АЭТИ) со значениями от 0 до 10. Построены модификационные модели безопасного применения нового и традиционного ассортиментов пестицидов. Установлено, что одним из путей снижения риска применения пестицидов является уменьшение суммарной нагрузки на агроценоз; вторым - сокращение части площади, на которой планируется ее выращивание и применение пестицидов в севообороте. Использование модели позволяет предотвратить отрицательное последействие пестицидов на окружающую среду уже на этапе планирования применения химического метода защиты сахарной свеклы.

Ключевые слова: полярность, алгоритм, деструкция, степень опасности, мониторинг, моделирование, пестициды.

Gavriluk L.L. Monitoring for pesticides in sugar beet agrocenosis.- The manuscript. Dissertation for searching of the degree of candidate of agricultural sciences according to speciality 03.00.16 - ecology. National Agricultural University, Kyiv,1999.

Systemic analysis for pesticides which are used in sugar beet growing was first made. Algorithm of determination for different in polar pesticides in plants and in the soil was developed. It permits to model the method for determination of pesticides in terms of their dipol moments without complicated experiment. The modified models for forecasting and evaluation of pollution with pesticides the sugar beet agrocenosis were developed. It was determined the level for safe usage of pesticides in sugar beet fields in the conditions of the Forest-Steppe zone of Ukraine. It was proved that rational use of pesticides in sugar beet protection don't cause the pollution of environment.

Key words: polarity, algorithm, destruction, monitoring, modeling, pesticides, the rate of danger.

Размещено на Allbest.ru