Бесплатный автореферат и диссертация по биологии на тему

Физиологические аспекты действия глифосата на ель обыкновенную и пути повышения эффективности его практического применения

ВАК РФ 03.00.12, Физиология и биохимия растений

Автореферат диссертации по теме "Физиологические аспекты действия глифосата на ель обыкновенную и пути повышения эффективности его практического применения"

5 Г К С^У^Т-ПЕТЕРБУРГСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ

На правах рукописи

О МАП та

БУБНОВА Елена Анатольевна

ФИЗИОЛОГИЧЕСКИЕ АСПЕКТЫ ДЕЙСТВИЯ ГЛИФОСАТА НА ЕЛЬ ОБЫКНОВЕННУЮ И ПУТИ ПОВЫШЕНИЯ ЭФФЕКТИВНОСТИ ЕГО ПРАКТИЧЕСКОГО ПРИМЕНЕНИЯ

03.00.12 — Физиология растений

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата биологических наук

Санкт-Петербург — 1995

Работа выполнена в Санкт-Петербургском научно-исследовательском институте лесного хозяйства.

Научный руководитель:

— доктор биологических наук В. П. Бельков.

Официальные оппоненты:

— доктор биологических наук С. С. Медведев;

— доктор биологических наук Э. А. Барашкова.

Ведущее учреждение — Всероссийский научно-исследовательский институт защиты растений.

Защита состоится „ /6' " и/Л)и «л 1995 г. в /¿Г час. на заседании диссертационного совета К 063.57.12 по защите диссертаций на соискание ученой степени кандидата биологических наук в Санкт-Петербургском государственном университете по адресу: 199034, Санкт-Петербург, Университетская наб., 7/9, биолого-почвенный факультет СПбГУ. ¡5-¿-

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке имени Горького Санкт-Петербургского государственного университета.

Автореферат разослан „ Л2 * йлЛг/и/ 1995 г.

Ученый секретарь диссертационного совета кандидат биологических наук Е. В. ЕРМИЛОВА

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы. При восстановлении хвойных лесов после рубок большое значение имеет уход за молодыми посадками. Признано, что практическое решение этой зацачи в масштабах страны невозможно без применения гербицидов. Однако есть основания полагать, что в суммарном положительном эффекте химического ухода за хвойными культурами - улучшении их роста - содержится негативное влияние гербицидов на древесные породы /Бельков, 1993/. Реакция древесных пород может, не имея внешних признаков повреждения, проявляться на физиологическом и биохимическом уровнях. Конечный результат этих изменений - замедление роста и уменьшение продуктивности хвойных культур, что снижает потенциальные возможности их быстрого роста в молодом возрасте /Бельков и др., 1985/.

К числу основных древесных пород таежных лесов относится ель, а наиболее эффективный современный гербицид для ухода за елью - глифосат. Глифосат представляет собой аминокислоту -(N.-фосфонометил)глицин, имеющую структурное сходство с большим числом фосфорилированных метаболитов. Первичным механизмом действия глифосата является подавление активности 5-енолпирувилшики-мат-3 фосфатсинтетазы / Rubin et al. , 1982, 1984/ - фермента ши-киматного пути, в процессе которого синтезируются ароматические аминокислоты и разнообразные фенольные соединения. Большинство данных, представленных в литературе, отражает ответную реакцию на глифосат отдельных звеньев метаболизма травянистых, а не хвойных древесных растений, более устойчивых к данному гербициду. Общая ответная физиологическая реакция на глифосат и пределы ее допустимой граница у хвойных могут иметь и свои специфические черты, что до сих пор не являлось предметом исследований.

Цель и задачи исследований. Общая цель работы заключалась в изучении физиологических аспектов ответной реакции хвойных на ГЛИфосат на примере ели обыкновенной ( Picea abies L. Karst) и поиске путей повышения избирательности действия этого гербицида. Предметом защиты является изложенное в диссертации решение общих и частных задач исследований, а именно:

I) характеристика наиболее типичных изменений обменных процессов у саженцев ели после обработки глифосатом и определение их значения для роста и продуктивности ели в посевах и молодых посадках;

2) определение зависимости изменений функционального состояния ния саженцев ели от специфики.поступления, транспорта глифосата в растения и фона азотного питания;

3) характеристика прямого и опосредованного действия глифосата в культурах ели с разным режимом химического ухода, данная на основе метода функциональной диагностики;

4) выявление наиболее значимых для эффективности действия глифосата факторов окружающей среда на основе аналитического обзора литературы и собственных экспериментов;

5) оценка различных добавок к глифосагу, повышающих его фи-тотоксичность против сорных травянистых растений и селективность по отношению к саженцам ели.

Научная новизна работы. Впервые, в отличие от применяемых ранее визуальных методов оценки повреждений саженцев хвойных гербицидом, и в частности глифосатом, за основу диагностики взято исследование динамики изменения основных физиологических функций - фотосинтеза, дыхания хвои и корней и изменений в азотном и углеродном метаболизме. Сделано заключение о скорости развития повреждения в течение месяца после обработки, характере ответной реакции целого растения и адаптационных возможностях хвойных древесных растений при воздействии на них одного из ксенобиотиков.

Практическое значение работы заключается в том, что результаты исследования могут служить основанием для повышения избирательности действия глифосата для хвойных, корректировки рекомендуемых доз и реализации идеи обеспечения максимальных потенциальных возможностей роста культур в молодом возрасте.

Апробация, реализация работы и личный вклад диссертанта. В диссертации обобщены материалы, полученные лично автором или под его непосредственным руководством при выполнении тематического плана Государственного комитета СССР по лесу (№ ГР 01860052303) в 1985-1989 гг. и материалы исследований 1990-1993 гг. Основные положения и результаты исследований по теме диссертации доложены на Ш Всесоюзной конференции по проблемам физиологии и биохимии древесных растений (Петрозаводск, 1989), на XXI сессии Комиссии км Л.А.Иваяова, посвященной вопросам анатомии, физиологии и экологии лесных растений (Петрозаводск, 1991 г.), а также на заседаниях лаборатории гербицидов и Ученого Совета СП6НИШ1Х.

Публикации. По теме дисаертации опубликовано 6 работ

Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, грех разделов (обзор литературы по состоянию вопроса; про-

грамма, ооъекты и методы исследований; результаты и обсуждения), заключения и выводов. Список цитируемой литературы включает 120 названий. Текст диссертации изложен на 126 страницах, содержит 25 рисункоз и 9 таблиц.

ОБНЖТЫ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЙ

Объектом исследований служили 2-3-летние саженцы ели (Picea abies L. ferst ), а в оштах с сорными растениями - пырей ползучий ( Elytrigla repens ) И СНЫТЬ обыкновенная ( Aegopodium podagra-ria ), выращиваемые в стационаре при контролируемых условиях и в теплицах при естественном освещении. Наблюдения через определенные промежутки времени за изменениями одного или нескольких параметров физиологического состояния обработанных растений по сравнению с таковыми у контрольных (необработанных) давали информацию о токсическом воздействии и о времени, требуемом для его обнаружения. Глифосат применяли в дозах от 0,5 до 5,0 кг/га.

В вегетационных опытах у саженцев ели анализировали: изменение интенсивности фотосинтеза и темнового дыхания хвои на газоанализаторах "üras-2T" и "BiW; содержание АТ$ в хвое и корнях на люминометре люциферин-люциферазным методом; содержание хлорофилла в хвое - фотоколориметрически; количество редуцирующих Сахаров и сахарозы по методу Шомодьи-Нельсона /"Методы современной биохимии", 1975/; содержание аминокислот - по методу Мишустина /Мишустин, Петрова, 1963/; содержание белка - с помощью осаждения белков амидочерным /Бузун, 1982/. В сухом материале, после сжигания его в сернохлорной смеси, определялся минеральный состав хвои (азот, фосфор, калий). В конце опыта измерялась биомасса целого саженца, надземной части и корней. Зависимость состояния саженцев, обработанных глифосатом, от уровня азотного питания определяли в гидропонной культуре на питательном растворе Кнопа с содержанием азота 60, 150 и 225 мг/л.

Последействие применения глифосата в 12-17-летних культурах ели исследовали в 3-х вариантах: I) химический уход высокой интенсивности (ежегодная сплошная обработка); 2) химический уход низкой интенсивности (обработка через 5 лет, т.е. в 1982 и 1987 г.); 3) контрольный (без обработки). У 10 средних модельных деревьев каждого варианта анализировали состояние ассимиляционного аппарата и полный минеральный состав хвои текущего года через месяц к через год после обработки. Для более полной картины комплексного опосредованного воздействия глифосата привлекались дан-

ные биометрических измерений и анализа лизиметрических вод, полученные в лаборатории гербицидов.

Эффективность действия глифосата против сорных травянистых растений рассчитывали по общепринятой методике на основе учета снижения биомассы /"Методика испытаний гербицидов и арборицидов в лесном хозяйстве", 1990/. В качестве добавок, увеличивающих эффективность этого гербицида, исследовали влияние фригейта, сульфата аммония, тритона и силикона. В климатических камерах изучали зависимость эффективности действия глифосата от влажности воздуха.

Данные измерений физиологических параметров получались на основании трех аналитических повторностей, биометрические данные - на основании учета 100 саженцев в варианте. Результаты обрабатывались статистически /Гублер, 1974; Стрелков, 1966/. Достоверность различий средних значений биометрических данных оценивалась с помощью t-критерия при уровне вероятности Р=0,95. На графиках и в таблицах приведены средние арифметические значения величин и средние квадратические ошибки.

РЕЗУЛЬТАТЫ И ОБСУЖДЕНИЕ

Обработка глифосатом саженцев ели по хвое, проведенная в августе, в наиболее безопасный для ухода за хвойными период, выявила наличие различных нарушении в их обмене веществ.

Одними из наиболее значимых были изменения в газообмене СО 2-Регистрируемое длительное уменьшение ассимиляции СО2 (рис. I), наименьшее на дозе 0,5 кг/га и наибольшее при 5 кг/га, могло быть обусловлено несколькими причинами. Судя по литературным данным, под влиянием глифосата постепенно истощается пул РШ> за счет отклонения углерода от цикла Кальвина в форме эритрозо-4-фосфата в дикиматный путь к шикимату и'шкимат-3-фосфату, количество которых возрастало в несколько раз у обработанных растений по сравнению С необработанными / Geiger et al. , 1986, 1987; Geiger , Bestman , 1990/. Кроме того, ингибирование синтеза хлорофилла на стадии образования /-аминолевулиновой кислоты, вызываемое глифосатом Дее , 1986; Kitchen , 1981/, и воздействие его на фотосинтетический транспорт электронов, главным образом нециклический /Hernando et al. , 1989/, нарушало световую фазу фотосинтеза и могло привести к недостатку НАДШ и АТФ. Тем не менее, содержание АТФ может кратковременно увеличиваться /cheiid^e , 1990/, что согласуется с нашими результатами, полученными через 2 час после инъекции в стволик I í¡I глифосата (I0~^ М). Однако, можно шла-

ттст!в дш после о$раИмкц

I- 0,5 кг/га; 2 - 1,0 кг/га; 3-2,5 кг/га; 4 - 5,0 кг/га

Гать, что при более длительном воздействии глифосата, как, впрочем, и других стрессовых факторов, не столько дефицит НАДФН, сколько дефицит АТФ вызывает неспецифические .изменения в направленности углеродного метаболизма. В этом случае восстановление 3-фосфогли-цериновой кислоты (3-ФГК) в фосфо-глицериновый альдегид (3-ФГА) затормаживается, вследствие чего замедляется и вся последующая цепь 21ои образования углеводных продуктов саженцев ели. дозы^глифосата: фотосинтеза, начиная со снижения

интенсивности образования в хлоро-пластах дигидроксиацетонфосфата (ДТАФ) и кончая синтезом сахарозы в цитоплазме и крахмала в пластидах. ФГК может выходить в цитоплазму, включаться в гликолитиче-ский путь, образуя фосфоенолпируват (ФЕП) и пируват, увеличивая тем самым пул субстратов цикла Кребса, что способствует усилению дыхания.

Действительно, в йаших экспериментах-наряду с падением фиксации СО2 наблюдалась значительная стимуляция интенсивности тем-нового дыхания хвои (рис. 2) и оно становилось основным источником энергии. Содержание редуцирующих Сахаров в хвое при этом не снижалось, а оставалось в норме или несколько возрастало, как на дозе 0,5 кг/га (рис. 3). Возможно, это происходит за счет распада г/«1 №■

№ % т

-11/* I

I I

и г 41/ н

и

30

ы

и т /<г г/ ШЦ"Нт£о Иней тем

Рис. 2, корней

хыичнтЬ виги после е$/>в$отки

. Влияние глифосата на интенсивность дыхания хвои (А) и (Б) саженцев ели. Обозначения те же, что на рис. I.

/з r it zt. »a « шместы iwu после mmSotku

vi

| §«>J

крахмала в хлоропластах / Campbell et al., 1976; Vaughn, Duke , 1986/ и за счет нарушения транспорта Сахаров на самой высокой дозе глифосата, о чем может косвенно свидетельствовать снижение их количества в корнях и увеличение содержания сахарозы в хвое к концу опыта. Однако в первой половине опыта наиболее вероятной причиной наблюдаемого эффекта могло быть замедление их использования в процессах синтеза в аттретирующих центрах.

Обработка глифосатом в значительной степени изменяла и азотный обмен саженцев ели. Общее количество аминокислот в хвое поначалу превышало уровень контроля, причем наибольшее увеличение отмечалось на самой высокой дозе глифосата (рис. 4). Можно полагать, что причина подобного эффекта заключалась в изменении направленности углеродного метаболизма при действии гербицида и образовании на основе ФЭП ала-нина и аспарагиновой кислоты, которые занимают в обмене веществ хвойных ведущее место после аргинина и глутамата. Косвенным подтверждением этого может служить снижение содержания аминокислот вслед за падением фотосинтетической активности во второй половине опыта.

Под действием глифосата у хвойных, как и у травянистых растений, в первую очередь снижается синтез ароматических аминокислот /Алексаддрова, 1994/. Несмотря.на это,кратковременное повышение общего количества белка в хвое могло быть связано с усилением его синтеза, поскольку доля используемых в нем ароматических аминокислот невелика и могла пополняться в результате параллельно иду-

3 НЫ

v / V чЧ-^

И 7 н ztw 30

а

Рис.

шигееш Виш мае оИю&ош

3. Влияние глифосата на содержание редуцирующих Сахаров в хвое (А) и корнях (Б) саженцев ели. Обозначения те же, что и на рис. I.

<3 Т п к Л> 41

шичктсо дмй еоелг о&сЗвты

шичшео тилг о&з8отхи

щих процессов распада белков. Увеличение содержания белка в хвое, хотя и временное, свидетельствовало о возможности процессов репарации, когда в к клетках происходит замена поврежденных белков йновь синтезируемыми.

При исследовании биосинтеза фенольных соединений у' сосны обыкновенной /Александрова, 1994/ было показано, что наряду со снижением синтеза ароматических аминокислот, глифосат блокирует процесс образования их производных -лигнина, растворимых полифенолов, но способствует накоплению хинной кислоты. В период активного роста отмечается увеличение количества хинной и шикимовой кислот в молодых побегах древесных, особенно хвойных растений /Осипов,1989; Осипов, Александрова, 1986/. Использование хинной кислоты в метаболизме фенольных соединений при блокировании глифоса-том шикиматного пути могло быть основой большей устойчивости к нему хвойных растений по сравнению с травянистыми.

Рис. 4. Влияние глифосата на содержание аминокислот в хвое (А) и корнях (Б) саженцев ели. Обозначения те же, что и на рис. I.

В отличие от хвои, корни в большей степени были подвержены воздействию глифосата, возможно в связи с тем, что на момент эксперимента они были основным аттрагирующим центром. Их биомасса через месяц после обработки глифосатом во всех дозах была ниже контроля. Не исключено, что тормонение ростовых процессов В'корнях вызвано снижением синтеза белка из-за недостатка ароматических аминокислот и ИУК, образующейся из триптофана. В основном,

количество белка в корнях у опытных растений было ниже, чем у контрольных, кроме варианта с обработкой глифосатом в дозе 5 кг/га, где оно могло увеличиваться за счет синтеза стрессовых белков.

Аммиак, высвобождаясь при распаде белков и не включаясь в них на фоне снижения белкового синтеза, вероятно, фиксировался в составе свободных аминокислот, что объясняет их накопление во второй половине опыта. Торможение синтетических процессов уменьшало и энергетические потребности, клеток корня, что со временем вызывало и снижение интенсивности дыхания.

В первые две недели после обработки с увеличением дозы гли-фосата (2,5 и 5,0 кг/га) общий уровень азота в саженцах ели значительно снижался (рис. 5), а затем, по мере детоксикации гербицида, восстанавливался. Уменьшение поступления азота в растение, вероятно, происходит из-за нарушения начальных этапов ассимиляции нитратов. Низкие дозы глифосата могут стимулировать яитратредук-

тазу / Cole et al. , 1983/, а высокие - ингибировать как нитратре-дуктазу, так и нитритредуктазу / Cole et al. , 1983; Hoagland , 1985; Munoz-Bueda et al. , 1986/. Но временное ингибирование ассимиляции азота не оказывается столь важным фактором в системе, где гли-фосат, в силу своей специфики, ин-гибируя синтез ароматических аминокислот, способствовал переключению потока интермедиатов на синтез свободных аминокислот. Усиление азотного обмена, отмечаемое на последних этапах эксперимента, проявлялось у саженцев в восстановлении уровня азота, содержания хлорофилла в хвое, увеличении в корнях общей суммы аминокислот и, в то же время, снижения в них количества редуцирующих Сахаров. На фоне снижения интенсивности фотосинтеза эти изменения могли привести к потере продуктивности. С увеличением дозы гербицида амплитуда выявленных изменений возрастала. Уменьшение общей биомассы саженцев отмечалось после обработки глифосатом в дозе 5 кг/га (на 20%), а биомассы корней - у всех обработанных растений. Следовательно, при уменьшении дозы можно избежать потери продуктивности. Исходя

Рис. 5. Изменение общего содержания азота в саженцах ели после обработки глифосатом в различных дозах (А -через 2 недели; Б - через 7 недель)

з результатов опытов в гидропонной культуре, отрицательно сказы-ается на физиологическом состоянии саженцев, обработанных глифо-атом, и повышенный фон азотного питания, что указывает на йеоб-одимость исключения применения азотных удобрений в комплексе с лифосатом.

Анализируя динамику происходящих в метаболизме изменений, ледует отметить, что наиболее глубокие нарушения происходят в ечение первых трех недель после обработки. В ответ на действие овреждаюцего фактора, в растении активизируется процессы репара-,ии, типичными признаками которых являются стимуляция дыхания и овышение количества белка в хвое. Постепенное, хотя еще и не олное восстановление нарушенных функций на всех испытываемых ,озах отмечается через месяц после обработки.

Обнаруженные изменения в обмене веществ саженцев ели мы лассифицировали как изменения, непосредственно вызываемые глифо-атом, в отличие от тех, которые могут появиться в полевых усло-иях и будут являться уже результатом комплексного опосредован-:ого воздействия химического ухода.

Исследование путей поступления глифосата-в разные сроки вегетации саженцев ели

В исследованиях на травянистых растениях установлено, что 'лифосат поступает в растение в большинстве случаев через -листья [ в очень небольшом количестве через корни / Соир1апс1, ЬиИшап , .982; НайегИе а1. , 1978/. Возможность поступления глифосата I корни хвойных растений не рассматривалась в литературе.

В налгах вегетационных опытах было установлено, что при нане-:ении равной дозы глифосата (2 кг/га) только по поверхности почили только по хвое, интенсивность фотосинтеза у саженцев ели ¡нижалась на 30$ в первом случае на 7-й день, а во втором - толь-:о на 28-й день. Следовательно, глифосат поступает через.корни ¡аженцев и значительно быстрее, чем через хвою. В варианте с об-)аботкой почвы, в молодой хвое, появляющейся после обработки и ¡пособной накапливать глифосат, аттрагируя его вместе с ассимиляции, восстановление нарушенных функций протекает значительно бы-:трее. Вероятно, это связано с-меньшим количеством гербицида, покупающим через корни из почвы, в которой он частично инактивиру-¡тся микроорганизмами и адсорбируется почвенными коллоидами.

Поступивший з растение глифосат далее транспортируется по злоэме и частично по ксилеме, локализуясь в основных мористемати-

ческих тканях. Исходя из меняющихся донорно-акцепторных отношений, можно было полагать, что в течение вегетации будет происходить повреждение различных органов. Обработка в июне, накануне смены аттрагирующего центра, когда главным потребителем ассимиля-тов становится уже не корень, а быстро развивающийся побег, приводила к большему снижению биомассы надземной части (на 35$ ниже контрольного уровня), а при обработке в августе - биомассы корней (на 20-40$)., возобновляющих свой рост в этот период.

Оценка влияния глигЬосата на Физиологическое состояние и рост культур ели при различных режимах химического ухода

Исследования на протяжении 6 лет, начиная с 1985 г., физиологического состояния модельных деревьев в 12-17-летних культурах ели при химическом уходе как высокой (ежегодной), так и низкой интенсивности (раз в 5 лет) показали, что в первый год мониторинга позитивный характер имело непосредственное, анализируемое через месяц после обработки, и опосредованное, анализируемое через год,воздействие глифосата, что, вероятно, связано с минимальным количеством гербицида, поступающим при строго направленной обработке. К таким положительным изменениям относится стимуляция интенсивности фотосинтеза, небольшое увеличение интенсивности дыхания, увеличение содержания хлорофилла и-азота в хвое. Эти изменения, наблюдаемые при химическом уходе разной интенсивности, способствовали и более активному росту хвойных культур по сравнению с контролем. Однако, более интенсивный режим химического ухода оказывает негативное воздействие на почву, снижая ее потенциальное плодородие /Козлова и др., 1977; Козлова, 1985/, что в перспективе может отрицательно повлиять ,на темп роста и продуктивность выращиваемых деревьев. Такая вероятность подтверждается постепенным снижением функциональной активности фотосинтетического аппарата у модельных деревьев на обрабатываемых площадях при длительном применении гяифосата, начиная с 1988 г. Наиболее вероятной причиной этого могло быть вымывание подвижных форм азота и других минеральных элементов из аккумулятивных горизонтов почвы, в связи с выпадением обильного количества осадков, значительно превышающих норму в 1987-88 гг.., и дисбаланс минерального питания, о чем косвенно может свидетельствовать увеличение содержания фосфора и низкое содержание калия в хвое модельных деревьев, регистрируемые в 1989 г.

Поиски путей, снижающих интенсивность химической нагрузки,

являются актуальной задачей на сегодняшний день. К ним помимо изменения режима химического ухода, относится и поиск способов увеличения эффективности используемых гербицидов, позволяющих значительно снижать дозы их применения.

Влияние Факторов окружающей среды на эффективность действия глифосата Повысить эффективность гербицида можно за счет выбора условий обработки, наиболее благоприятных для его поступления и перемещения. В вегетационных опытах с применением климатических камер получено экспериментальное подтверждение того, что увеличение относительной влажности воздуха повышает эффективность глифосата против сорных травянистых растений, причем наибольшее значение имел этот фактор в период, предшествующий обработке. Опыты на пырее ползучем, используемом в качестве модели сорных травянистых растений, показали, что повышение относительной влажности воздуха с 40 до Ю% за 3 дня до обработки способно увеличить эффективность глифосата при одной и той же дозе с 35 до 65%, а при сохранении высокой влажности воздуха еще и после обработки эффективность достигала 85$. Наиболее вероятным объяснением обнаруженного эффекта могло быть ускорение диффузии глифосата в апопласт через насыщенные водой поры кутикулы и ускорение фдоэмного транспорта в условиях понижения интенсивности транспирации.

Влияние сурфактантов на эффективность действия глифосата

по отношению к травянистым растениям Другим способом, позволяющим повысить эффективность глифосата, может быть использование в качестве добавок к нему сурфактан-тов гидрофильного типа, действие которых связывают не только со снижением поверхностного натяжения растворов гербицидов, а и с иными эффектами / Turner , 1985/. Предполагается, что таковыми могут быть взаимодействия с компонентами клеточных мембран, ускоряющие поступление и перемещение гербицида в растение.

В вегетационных опытах с пыреем и снытью, для уничтожения которых рекомендуется соответственно I или 4 кг/га глифосата, испытывали 0,о% фригейт и 5% сульфат аммония из группы катионных сурфактантов и тритон и силикон в концентрации 0,5% из группы неионных - в качестве добавок к глифосату, взятому в меньших дозах.

Применение глифосата против пырея в дозе 0,25 кг/га с добавкой катионных сурфактантов вызывало эффект, аналогичный действию

одного глифосата в дозе I кг/га. При увеличении же дозы глифоса-та от 0,25 до 0,50 кг/га, эта добавка не была столь эффективной, что,по-видимому, происходило вследствие нарушения процессов транспорта гербицида, причиной которого могло быть блокирование фотосинтеза и загрузки флоэмы. Это потверждают результаты анализа фотосинтеза у пырея, согласно которым в первый день после обработки глкфосат в дозах, превышающих 0,25 кг/га, вызывал подавление этого процесса на 20-75%.

Сравнительная оценка фитотоксичности глифосата с разщми добавками, г~оведенная на сныти, показала большую эффективность неионных сурфактантов, по сравнению с катионными. Глифосат в дозе I кг/га с добавками или без них наносили на один из двух листьев вегетативного побега текущего года сныти. Регистрируемое изменение интенсивности фотосинтеза по сравнению с контролем через 5 часов у обработанного листа свидетельствовало о поступлении гербицида, а через I, 3, 7 суток у необработанного листа -о транспорте глифосата по растению. Было установлено, что кати-онные добавки ускоряют поступление в лист глифосата, высокие концентрации которого однако замедляют собственный транспорт в необработанные листья. Неионные же сурфактанты действуют более мягко на начальном этапе, поскольку при этих добавках через 5 часов отмечалась стимуляция интенсивности фотосинтеза (114161%), что способствовало транспорту глифосата по растению. На 16-й день в этом варианте погибало все растение, а не только обработанные листья.

По разному действуя на поступление и транспорт глифосата, оба типа сурфактантов увеличивают эффективность глифосата против модельных травянистых растений, так как позволяют получить при использовании четверти от рекомендуемой дозы эффект, аналогичный действию одного глифосата в полной дозе.

Исследование Фитотоксичности глисЬосата с добавкой сурфактанта по отношению к хвойным Учитывая, что добавки сурфактантов позволяют снижать дозы глифосата, применяемые при химическом уходе за саженцами ели, предполагалось, что их использование может повысить избирательность этого гербицида по отношению к хвойным.

Обработка саженцев ели одним глифосатом в дозе 2 кг/га и в дозе I кг/га с добавкой фригейта выявила снижение фитотоксичности глифосата с сурфактантом. Это проявилось в меньшем отклоне-

нии всех исследуемых физиологических параметров от уровня контроля как у молодой, так и у старой хвои саженцев, обработанных глифосатом с фригейтом. Биомасса этих саженцев не снижалась относительно контроля, тогда как при обработке одним глифосатом в дозе 2 кг/га уже появлялась тенденция к такому снижению.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Использование метода функциональной диагностики позволило установить, что в процессе химического ухода за саженцами ели глифосат может вызывать в углеродном и азотном метаболизме функциональные нарушения, характер которых зависит от методов, сроков обработки и фона азотного питания, а значимость их для продуктивности растет с увеличением дозы гербицида. Снизить применяемые для ухода дозы глифосата без потери эффективности против травянистых растений можно как за счет выбора условий, наиболее благоприятных для обработки, так и за счет добавки к низким дозам глифосата усиливающих сурфактантов, что способствует повышению избирательности действия этого гербицида по отношению к хвойным растениям.

ВЫВОДЫ

1. Показано, что глифосат поступает в хвойные растения как через хвою, так и через корневые системы, следовательно, он может передвигаться и по флоэме, и по ксилеме. Вследствие быстрой детоксикацки в почве, количество глифосата, поступающего через корни, ограничено и приводит к менее значимым функциональным нарушениям, чем поступление через хвою.

2. Установлено, что обработка глифосатом по хвое вызывает в ней длительное ингибирование фотосинтеза с усилением азотной направленности углеродного метаболизма и значительную стимуляцию темнового дыхания. Отмечено накопление аминокислот. Нарушение биосинтетинеских процессов и оттока ассимилятов при дефиците энергии сопровождается увеличением содержания в хвое редуцирующих Сахаров и сахарозы на конец эксперимента.

3. В корнях специфика действия глифосата, связанная с нарушением синтеза ароматических аминокислот и белка, проявляется в первоначальном накоплении редуцирующих Сахаров, с последующим увеличением общего количества свободных аминокислот, что обусловлено реассимиляцией аммиака, высвобождающегося при распаде белков. Смеще-ние аттрагирующего центра к корням при осенней обработ-

ке способствует аккумуляции в них гербицида, снижению их биомассы и нарушению обмена.

4. Выявленные изменения метаболизма хвойных носят временный, обратимый характер, но могут усиливаться с увеличением дозы гербицида и повышением фона азотного питания в момент обработки.

5. Установлено, что в первые годы химического ухода прямое

и опосредованное воздействия глифосата на физиологическое состояние деревьев в плантационных культурах ели имели позитивный характер и способствовали более активному их росту, по сравнению с •контролем. При более длительном применении химического ухода отмечалось постепенное понижение функциональной активности фшшовин-тетического аппарата у хвойных деревьев на обрабатываемых площадях. При снижении потенциального плодородия почвы это может отрицательно повлиять на темпы роста и продуктивность хвойных культур.

6. Повысить эффективность действия глифосата и снизить применяемые дозы можно как за счет выбора условий обработки, к которым следует отнести повышенную относительную влажность воздуха, так и за счет использования в качестве добавок, к нему гидрофильных сурфактантов, ускоряющих процессы его поступления и перемещения. Избирательность глифосата по отношению к саженцам ели цри добавке сурфактанта не уменьшается, а увеличивается.

СПИСОК РАБОТ, ОПУБЛИКОВАННЫХ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ

1. Иванова Е.А. Реакция саженцев ели на действие глифосата // Химический уход за лесом: Сб. науч. тр./ЛенНИИЛХ.-Л., 1987.-С. 15-20.

2. Бубнова Е.А. Физиологическая реакция саженцев ели на глифосат // Проблемы физиологии и биохимии древесных растений: Тез. докл. Ш Всесоюзной конф.-Петрозаводск, 1989.-С. '202-204.

3. Бубнова Е.А/, Подшиваева Л.Б., Кузнецова Н.С. Действие глифосата на рост и жизнедеятельность саженцев ели на фоне различного обеспечения азотом // Применение пестицидов в лесном хозяйстве: Сб. науч. тр./ЛенНИИЛХ.-Л., 1991.-С. 116-119.

4. Бубнова Е.А., Мирославова С.А. Физиологические аспекты действия глифосата на культуры ели // Анатомия, физиология и экология лесных растений: ¡Материалы ХлУГ сессии Комиссии

им. Л.А.Иванова (Петрозаводск, 26-28 фев. 1991 г.).-Петрозаводск, 1992.-С. 22-23.

5. Бубнова Е.А. О некоторых функциональных изменениях метаболизма, вызываемых глифосатом у саженцев ели, и их значении. Современное состояние и перспективы применения пестицидов в лесном хозяйстве: Сб. науч. тр./СПбШИЛХ-СПб., 1993.-С. 134-137.

6. Мирославова С.А., Бубнова Е.А., Подшиваева Л.Б., Андриевская И.Б. Диагностика состояния плантационных культур ели по физиологическим показателям при разных режимах химического ухода. Там же.-С. 47-52.

Отзывы на автореферат в двух экземплярах, заверенные печатью, просьба направлять по адресу: 199034 Санкт-Петербург, Университетская наб., 7/9, биолого-почвенный факультет СПбГУ.