Бесплатный автореферат и диссертация по биологии на тему

ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ЦЕОЛИТОВ ДЛЯ ДЕТОКСИКАЦИИ ГЕРБИЦИДОВ В ПОЧВЕ

ВАК РФ 03.00.27, Почвоведение

Автореферат диссертации по теме "ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ЦЕОЛИТОВ ДЛЯ ДЕТОКСИКАЦИИ ГЕРБИЦИДОВ В ПОЧВЕ"

-ЗУ^

МОСКОВСКИЙ ОРДЕНА ЛЕНИНА. ОРДЕНА ОКТЯБРЬСКОЙ Г£ВОДЮЦДО ■ И ОРДЕНА ТРУДОВОГО КРАСНОГО ЗНАМЕНИ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ Ш, М. В. ЛОМОНОСОВА

ФАКУЛЬТЕТ ПОЧВОВЕДЕНИЯ

На правах рукописи

СТАРОСТИНА ИРИНА АЛЕКСАНДРОВНА

ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ЦЕОЛИТОВ ДЛЯ ДЕТ0ХСИКД11ИИ ГЕРБИЦИДОВ В ПОЧВЕ {Специальность 03.00.2?.. ? почвоведение)

автореферат на сочсхакае ученей степени кандидата биологических наук

Москву. 1994 г.

Работа выполнена на кал-елгв общего земледелия Факультета почвоведения Московского государственного университета им. М. 8.Ломоносова

Научный -руководитель - лектор биолог ичестгш; наук.

, профессор £. А. Дмитриев

Официальные оппоненты - доктор биологических наук.

Воробьева Л.А. - кандидат биологических на-■ ук. Мишина И.Ю.

Ведущее учреждение - Московская* сельскохозяйст-

венная академия ад.К.А.Тимирязева

Заашита состоится__1994 г. в 15 час.30 мнн.

в аул- М-2 на заседания с п ениагизированяого совета по почвоведению | эд. М. 8.Ломокосора на Факультете почвоведения.

Адрес: 119399. москва. Лещнские горы. МГУ. ф-г почвоведения.

С лрсс^ртаиией цож^р ознакомиться £ библиотеке факультета почве® еаещв!.

Автореферат ра^оеллк 199а г.

Приглашаем Вас принять участие в обсуждении диссертации ка

■ *

заседании специализированного Совета по почвоведению в МГ> или прислать отзывы кь автореферат в двух экземплярах, заверенные печать», по адресу; 119899. ГСП. Москва. Ленинские горы*. МГУ. Факультет почвоведения. Ученый совет.

Ученый секретам

опециадкзнрованного совета Г. В. Мот у зова

ОБСАЙ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ.

Актуалья^т^тем^. Одним из основ кю( направления поЕыэенк« продуктивности и устойчивости земледелия «а ссвр-емёянсм at ал» является пр;«екенне интенсивных технология возделывания сельскохозяйственных .культу». В большинстве случаев интенснвные технологии » качестве «язатертого приема для «осьга 'с .сорной растительность«) включают гр1(:енен;« гег-бииидов. Приз ни ая не-ссинеккыя пол слит ель кый Э1«ьект хжического способа борьбы с сорнякйчи. следует учитьзать. что при систематической обработке еольсих плотней гербицидами возникает опасность гагс«знения ими почв, водоемов и. как следствие.' кормов и продуктов пита-1 ния. Б связи с этим весьма актуально «зрение способов сниленна токсичности остаточных количеств препарате» в почве. Одн.ги кз таких способов мслет'еыть лямененке на загрязнений YePf^iwia-ми почвах иеглатов - сравнительно де=ево( и доступны* микрЬло-рястых мкхер&лоб. откоси^геея к классу каркасных тсв. & настоясбе вр-емя кнопки автег^ами ъксперименглльнэ";¿оказана и неоанскраткз педтеерхдейа э44«ктивнооть применения цеолитов на почвах, загрязненных радионуклидами и тяяелкми металл, лами. Еысока;? адсорециенчая емкость цеолитов и их способность к cofsui:i*. крупних 'органических мзлекул позволяет предположит ь такхе Значительное положительное действие цеолитов и на почвах, загрязненных гербицидами. Учитшая важное вначение енгления токсичности загрязненных хим:пескики препаратами почв, изучение вопроссе - инактивации загрязнителей в почве с пемода» цеолитов следует сч;ггатъ весьма своевре)*-:инья и актуальным. Особенно это касается персистекткых препаратов. В качестве таковых били выбраны гбГ'бглыЕы класса сим-трвазинов. которые обллдллт длителг-.яым лериэдои активное?» * довольно долго могут сохраняться в" почве. -

Лрль lasctu. Изучать йозмахкость использования природных* насушенных ионами аммония и декатионированн1*х цеолитов для де-гокеккаики почв разной степени загрязненности триазиневьми гербицидами и для зазиты чувствительных культур от токсичных коки-честв препаратов в почве.

рги^цу-'д ъляяч-j ar-rjpnnpamrt.

1. Подробно изучить сорбцию и _дессрбии»скмаэки1. пропаэи-на и пропетрина изучаемыми иеолнтамм.-

Установить цеолитов для детоксикации

НАУЧЕН С-^ЛМОТЕКА Моек, ачйдокии

почв ра?нсй степ&ни загрязненности. , -

3. Выявить ьлияние изучаемых цеолитов на некоторые агрохимические показатели почв.

4. Изучить возможность приведения цэолнтов для' летокеяка-иии почв, длительное "время загрязняемых различными агрохичика-тами, в том числе гербицидами класса сим-триазинов.

Научняд кормчна. Впервые экспериментально-доказана способность цеолитов к сорбции с им-триазиневых гербицидов и еьшы'Нуты предположений о характере связи в комплексе неолит.

Впервые показано, что сорбированным цеолитом гербицид не досту-лев культурным растениям и с помотаю как природных, так и модифицированных цеолитоь можно зыижать чувствительные культуры от токсичных количеств* симазина в почве. г

Педкп^оск^а . Проведенные исследования ПОЗВОЛЯЮТ

утверждать, что иеадиты м<жно пшменять для детоксикашн загрязненных гэрбииидами почв. Показано, что наибольшей сгрбцион-вои способностью облапает цеолит с величиной зерен менее 1 мм. Установлена, что насыщенный ионами кммония цеолит способен не только защищать тест-культуру от ге»бкцисньгх остатков, но и значительно псвыазп в почве содержание аммонийного азота, что благоприятно сказывается ка росте и развитии растений. Установлено, что применение цеолитов на почве, длительно загрязняемой различными химическим;? препаратами, в том числе сш-триазиновы- -ми гербицидами. существенно снимает ее общую токсичность.

дпооа?))1ня г^оты. Основные положения диссертации и результат« исследования неоднократно доь*ла£ьэались-на заседаниях ка-гедры овкего зецледелил Факультета почвоЕ-е^ения МГУ.

рудлп^лгии. По материалам диссертации опубликована 1 работа, 2 находятся в печати. *

СТРУКТУР3 ь^пты. Диссертация состоит из введения, 3-х глав. саклкчения, выводов, списка литературных источников, из которых - зарубежных, приложения. Работа содержит стр., имеет Таблиц и рисунков.

ОБЪЕКТЫ »'МЕТОДЫ- ИССЛЕДОВАНИЯ. Пгмгем тпи^чинпвир грг^цпкпц я тдр(^питы. Нолевые и вегетационные опыты проводили на стационарном опытном участке кафедш ойтего земледелия Факультета почвоведения на Звенигородской биологической станции МГУ в 1990-1992 гг. Идя вегетационных опытов использовали почву С опытного Участка, расположенного на

верхней террасе реки >.юскёы. Почва участка верново-^редкепоязолистая. среднесуглинистая» с лаес-окультуреняая, на аллювиальных отложениях. Микрсполев^е опиты били заложены на участке, расположенном на высокой (неэгшиваемой) лойме реки Москвы. Почва дерново-луговая с ре л немодная, л егкосул инистая, слабоокуль туренная на аллювиальных отлгасэниях. Произьодственкы» испытания цеолитов проводили в Майяском лесопитомнике Ма^яского лесокомбината Ульяновской области. Почва питомника - чернозек мощный слабооподзоленный среднесуглинистый. Б течении длительного времени в питомнике интенсивно применялись средства химизации, к результате чего & настоящее время почва питомника сильно ааг-рязкека.

Агрохимическая характеристика почв опытных участков представлена г таблице 1.

Таблица 1.

Агрохишческал характеристика почв опытных участков

Почва Г-мус, рНеол Р205 КгО V v*** 1 '

иг/100 г почвы м-экв/100 г ;почвы

Дерново- луговая Лерково- подзолистая Чернозем мощный 1.5 2.2 5.2 • е. 5 5.? . 5.6 25.0 27.0 10.0 8.2 7.3 15.0 0,55 3.80 2.30 , 7.9 10.2 25.0 94 7? ■ 92

* - гидролитическая кислотиость; »» - сумма поглощенных основ»« кия; »** - степень насыщенности почв основаниями

В работе применялись триазиновые препараты широкого спектра действия - симазин. пропазин и прометрин. Симаэин и пропазин ( относятся к группе хлортриазинов. прометрин - к группе метилти-отриа%инов и являются слабыми основаниями.

В качестве почвоудучщителя использовался природный клиноп- . тилолитовыя туф (Западная Украина) и две его модификации:

1. С целью увеличения его адсорбционной способности к . крупным молекулам, цеолит подвергали кислотнсму декатионирова-нию в 0.25 М НС1 (д-*иеолит). После подобной обработки происходит увеличение объема микро- и переходных-пор, то есть именно

тех пор. которые определяют поглощение крупных молекул.

2. Предполагая, что от применения цеолита мсжею пол учить двойной ЭФФект - защитный и удобряющий - исходный клиноптилолит насыщали бонами аммония (м-иеолит). Б результате такой обработки содержание азота б цг элите поднялось с 0 до 2134.0 мг/100 г цеолита.

Це,теорологичеСК№ условия. Гндротермические условия в годы проведения опытов существенно различались друг от друга. Гидротермический коэамшие нт. определяемый по Селянкнову, в 1990 г был максимально - прибллжен к среднему - 1,27. в 1991 г свидетельств овал о влахном вегетационном периоде - 2.48.

рллезцу исг.чрдпр.^кя. Б микрополевом опыте на Звек;торолс-ков биологическое станции были внесены достаточно большие количества ¡по 2.0 кг д.в./га) симазина, пропаэияа и прометрика и предполагалось изучение инактивирующей роли клиноптилолита, внесенного ь догах Ю и 20 т/га.

Б полевых испытаниях в Майнском лесопитомнике была изучена эффективность применения природных цеолитов ка почве. в течении инсгнх лет загрязкяемой различными химикатами, в том числе триазиновыми гербицидами.

г^гетанюн у.Б вегетационных опытах, заложенных по Общепринятой методике (ЖУРбицкий. 1965). изучали возможность применения природного, модифицированного ионами аммония и декатионировакного .цеолитов для зашиты чувствительных культур гв качестве чесг-культуры использовали яровое пшеницу сорта "Краскозерная" и ячмень сорта "Лутанс-187") от токсичных-количеств симазина в почве.

чгщрллр.ання. изучение сообиии трказиновых гербицидов цеолитом и изучаемыми почвами проводили в условиях соРбшюнного равновесия методом встряхивания взвеси сорбента в воднем растворе гербицида до установления динамического равновесия. Количественное определение гербицидов проводили на газовом хроматографе "Цвет-Юб" с термоионным детектором. !

Остаточный количества гербицидов из лочвы экстрагировали смесью этилаиетат:гексак (1:1).

Обх^п токсичность почвы определяли методе« Минеева, Ремпе, Воронинсй (1991). Для характеристики загрязненности Почвы питомника использовался также показатель биологической активности почв, определяемый по' Айеру (1976) и сумма Фенольиых кислот («апг Т.5.С,.'13б7; Биепг! Ы.й. к др.,1866).

Определение сох ержан1.я органического углерода, подвижных форм фосфора и калия, - аммиачного азота. рН. гидролитической кислотности, степени насыщенности почв основаниями было выполнено традиционными методами (Практикум по почвоведению. 1986).

РЕЗУЛЬТАТЫ ЭКСПЕРИМЕНТОВ Исследовательская работа строилась на сочетании лабораторных и вегетационных опытов по изучению детоксикачии гербицидов в почве при внесении цеолитов'с последующим сопоставлением их результатов с данными полевых сайтов. Начальный этап исследований предполагал получение экспериментального подтверждения способности цеолитов к-сорбции сим-триазикоЕых гербицидов.

Сорбция тсмг^ииовцу прргтйгятпв изу-лймкми цролитгщ. ДаН-зые по кинетике сорбции свидетельствовали о тем. что сорбцион-ное равновесие в системе гербицид-цеолит наступает примерно через 96 часов после начала взаимодействия Фаз, Опытыпо сорбции сшагина ц?олитом разной тонины помола показали, что наибольшее количество гербицида сорбировали 'фргтаик с размерами частиц не более 1 мм. Исходя из этого, все дальнейшие исследования проводи;, ись в статических условиях П'^сле указанного вренени взаимодействия триазинов с цеолите«, к^молотнн до 1 мм.

Данные лабораторных опытов по погжосечкю симазина. пропа-яшз и лрометринз цеолитом свилегольствслали о тем. что процесс адсорбции достаточно хорошо опиеьаамся уравнением Фрейндлиха. Результаты эксперимента показали хороиу» анаейкую зависимость от,1сСрава. по которой оиведсдяднеь графически константы К я 1/п этого уравнения. В таблица £ представлены значения констаьт и коэ-миииент комзэдяинн Г. указывавший на.тесноту сгязи раз ковясвой концентрации и количества поглощенного сорба-та. Высокие значения г показывают.. что иьмэрэьяые значения поглощения хорошо совпадают с вычисленными по уравнению Фрейндли-ха. ... *

Константа 1/п характеризует степень ¡, ^ линейности изотермы или. другими словами, интенсивность сорбции (Тинели. 19в2). Для всех вариантов сорбции симазина и прометрина »та величина максимально приближена к единице (табл.2). Это позволяет с определенной долей условности -отнести, эти изотермы к С-типу по классификации Дкаялса (Овчинникова, 1987). 'Этот тип изотерм характеризует линейную, или близкую к линейной, зависимость и наблюдается в тех случаях, когда вещество легко проникает в сорбент.

-б -

Таблица- £.

Константы уравнений Фрейндлиха для системы триаыш-неолит •

: гербицид ■ цеолит 1/п К г

■ прометрин природный 1. 00 + 0. 12 77. 17 ± 8. 74 0.095

А-цеолит * * • 05 0, 11 - 1 т. ВО ± 7, 74 0.9Э£

м-цеолит 0. 99 + 0, 11 37. 19 1 8. 03 0. £45

пролазил ПРИРОДНЫЙ 0. 46 0. 12 62 ± 3, 61 0. 953

д-цеолит 0. 64 ± 0, 12 76, 76 ± 7. 31 0.95«

м-цеолит 0. Зй ± с. 11 24, <7 ± 1. 05 0,991.

природный 0. 82 ± 0. 11 87 ± 5. 2у 0, 9Э9

д-цеолит 0. ■4 0. 13 93. 53 ± 9. 01 0. 999

м-цеолит 0. + 0. 1£ зе. 31 ± 5. 25 0,979

Для ЕаРиангоб с пропазином все значения 1/п значительно мепьо» единицы,- что на меньшую интенсивность сорбции

■ цеолитом пропазина по сравнению с с!!мазином и прометринсм.

- ' Константа К является показателем удельной емкости поглосе-ния сообата сорбентом, Наибольшей удельной емкостью поглощения симагина обладает декатион;;рокакнь:Я цеолит (табл.2). Это вполне закономерно, т.к. .кислотная обработка цеолита приводит к возрастанию у.чельной поверхности iгсричних пор» где. в основном, и происходит сорбция гербиц^лкьш1 молекул. Наименьшее количество гсреиаида сорбировалось м-иеолнтом, что объясняется занятостью большинства адсорбционных центров такого цеолита ионами аммония.

Аналогичная картина каблдалась и для вариантов соРбики г.ромгтрина и г.эопазика <рис. 1).

Ь целом, необходимо отметить, что ссреиия цеолитами уменьшалась в ряду прометрин > симазин > пропдьин.е Наибольшая сорб-^иия прометрин^ объясняется, по-видимому, наличием в структуре ' молекулы мйгилтиогруппк. которая. влияя на электронную плот-кость молекула. вызывает более прочную связь между цеолитом и гербицидом.

Пгедпглагаомы» ау-^ш гдрярр в лиг-тсме тсиаэин-иеолят. Считается. что доля препарата, десорбигуемого из сорбента водой, представляет соеоя слаеосообированную «юрму; смесью полярного и нмсаярного растворителей - средне- и сильносорбированную; не-эк.стротируемая часть - иммевялизоваяюто ворму (СухопаРова, 1533; Агапов. 1905). Б процессе экспериментов установлено, что десорбаионное равновесие для всех вариантов устанавливается

х/м, икг/г

х/и, \г

«кг/г '¿I *

* ., 1« ь-

г

И и

• £

V

-

* и

* — |.| ы .»

С, мкг/мя

Рис.1. Изотермы сорбции симаэина (а), прометркна (б), пропа' .на (в) изучаемыми сорбентами:

- - природный цеолит; ■

„ ■ ----декатионированный цеолит;

______ - цеолит, модифицированный ионами аммония.

значительно быстрее (в среднем, за 5 часов), чем сорбционное. Опыты по десорбции гербицидов показали, что водой из изученных форм цеолитов извлекается 5-11 1 от общего количества поглощенного препарата (табл.Ъ> .

Таблица 3.

.Десорбция сим-триазииоьых гербицидов иг цеолитов.

е * от исходно сорбированного количества

г 1 I ! Извлечение обратимо ванных соединений сорбиро- Содержание связанных соединений

1 сорбент i i гербицид ■ * ёодои смесью ] растворит.) 1 разность между ними

i иеоли* симазин - 1D 14 ( 4 - 86

[ прометрин с 9 ■ 3 91

! пропазин 11 13 2 е?

1 д-иеодиг симазин t 11 4 89

1 dpomttpkhi Ь 7 1 О S3

1 поопазик 13 | 1 5 84

Смесь» г. а: ясных и не полярных растворителей (вода+этилаце-тзт+гексан.1 извлекается 7-16 X препарата. Исходя из ьышесказанного. мэхчо предположить.' что 5-11 * закрепляется в слабосорбй-эованноя. а £-5 t от общего колгчества гербицида в цеолите - в средне- и силькосорбированнои фосмй. По литературньы дакньы i93£: ОьчиняиксаьЛЭе?). оесатимо сорбированные формы соединении обусловлены физической и Физико-химической сорбцией. Зто позволяет предположить. что 7-16 1 от обшего сорбированного количества сим-триазинов закрепляется, в основном. посредством ван-дер-ваальсовых связей. Теплоты адсорбции для таких взаимодействии обычно очень малы, порядка 1-2 ккал/моль. Эти дисперсионные сорбционные взаимодействий могут усиливаться более прочными водородными связями . с теплотами алсореции 2-13 ккал/моль. * . ■ '

Наибольшее количество (34-93 X) сим-трказиновых гербицидов сорбируется цеолитом. ■ по-видимому, путем хемосорбиии с величинами энергии >20 ккал/моль. По мнению автора, наиболее вероятны» механизм химического поглощения в данном случае - ионная обмен, поскольку отрицательный эасяд кристаллической решетки цеолита компенсируется обменш&ш катионами, которые в определенных условиях могут Обмениваться на протонированные молекулы

ТРИЭЗИНОВ. "

Подтверждением того, что большая часть гербицидов сорбируется химическим путем, является также Факт длительного установления сорбциокного равновесия в системе триазин-иеолит. а также полученные автором данные о гезависимости процесса сорбции от температуры, "

В иелог, необходимо отметить, что достоверных различий между отдельными варианте«« опыта не обнар ухено. Это означает, что механизмы поглощения исследуемых гербицидов цеолитами примерно одинаковы.

С точки зрения возможности применения цеолитов для деток-сикации гербицидов в почве, вышеприведенные результаты является чрезвычайно важными, т.к. позволяв надеяться на прочность закрепления токсичных остатков препаратов и. как.следствие, их недоступность растениям.

Влияние ирплит» на спг.аиигмяу*. гпосоеиость почв. Сорбция триазгаов дерново-подзолистов чочвоя и черноземом также удовлетворительно описывается уравнением вреРядлиха (табл.4). Как и слеювало ожидать,' сорбция трмазино» черноземной почвой оказалась значительно выше сорбции дерново-подзолистой почвой. Наибольшее. интенстиЕностью сорбции Обладал прометрин. несколько меньшей -.проааэдш и симазин.

Внесение ЗО т/га природного цеолита в условиях полевых опытов значительна повысило сорбциомну» способность обеих почв ксимазину. Несмотря на то. что «то повышение не удалось подтвердить статистически, налицо явная тенденция к увеличению, сорбиионной способности почз при ¿несении цеолита. Практически одинаковые показателе адсорбции еимаэкна. пропалила и прометрн-на для каждой из почв (табл.4), а также достаточно высокая адсорбционная способность цеолита к сиы-триазиновым гербицидам, продемонстрированная в предыдущем разделе, позволяют предположить. что примевэние цеолитов улучшит секционные свойства почв также по отношению к пропазину и прометрину.

Таким образом, на основе проведенных в лабораторных условиях исследованиях, был сделан вывод о возможности применения цеолитов для детоксикаиии загрязненных сим-триазинами почв. Дальнейший этап исследований заключался в проверке сделанного вывода и отработке доз внесения цеолитов в-условиях вегетационных опытов.

Таблица 4.

Константы уравнения фрейндлиха для системы триазин-почва

гербицид сорзент 1/п К Г

симазин дерново- 0. S3 + 0. 12 5,95 + 1.Э9 0. 962

пол зол.

почва

дериово- 1. U + 0. 1£ 6.23 t 2.07 0,954

ползол.

почва +

"цеолит

чернозем 1. 16 + 0. 13 10.76 1.81 0. 976

чернозем 1. i 5 т 0. 1Э 14.70 1 5,36 0.996

+ цеолит

пропазин . дерново- 0. 61 ± 0. 12 6. 93 i. 2,54 0,913

полгол.

■ почва

■ чернозем 0, 62 0. 13 11.27 0.51 0. 996

прсметркн дерново- 0, 55 + 0. 12 7,65 + 5.25 0.S54

подзол.

почва

чернозем 0. es 0. 11 13.66 - 3.36 0. 984

сг^'^р^лац:^ по; йнасд'-п'я [ipojii'tof,. анализируя

порученные результаты (табл.5), можно отметить, что цеолит сам по себе не. скззыз-эл значимого влияния на урожаи зеленой массы тьс-нины. Бнэсекш- ■ симазина существенно снизило урожай .тест-к^льтурц. Применение цеолит» на почве, содержащей 0.5 кг'.та симзгина, в целом повысило урожаи зеленой массы тес?-культуры, хотя действие различных доз проявилось неоднозначно, Внесение 2 и 5 т/га цеолита практически не повлияло на урожая.' Применение 10 т/га достоверно повысило массу . 10 тест-растении. Последующее увеличение лоз цеолита не привело к дальнеисему повышению урожая - значимых различи между вэриан-, тамк опыта с Ю. £0. 40 и 60 т/га цеолита не обнаружено.

Защитное действие цеолитов для растений, выращенных на почве, загруженной 2 кг/га симазина проявилось только при очень больших дозах цеолита - 40 и 60 т/га. Урожай с этих вариантов был значительно вызе урожая с гереицидного.контроля, но, в то же время, значительно ниже урожая, полученного на чистой почве.

Таблица 5.

Етайние цеолита на массу тест-культуры 'пиенииа), выращенную на почве, содержащей симазим <НСР » 0,77)

Поза симазина, кг/га Доза цеолита, т/"а Масса 10 растений, г Масса 10 растения в X

от чистого контроля от гербииидного контроля

0 0 2.58 100

40 2,90 112

80 2.70 105

0.5 0 1.47 , 57 100

2 1.60 С2 108

5 . 1,87 72 126'

10 2.23 86 151

20 2.30 69 155

чО 2.27 88 153

80 2.43 94 164

2.0 0 0.6? 26 100

2 1.03 • 40 153

5 , 1.0Э 40 153

10 0.90 35 •134 <

20 0,90 35 134

40 1.60 62 239

80 1.80 - 70 269

Изучение защитного действия шзплитл от огтатгикых_КОЛИ:

Ч^ут* в почве. Данный вегетационный опыт проводился

двухзгапно: сначала был заложен опыт, аналогичный предыдущему. - 1 этап. После того, как растения тест-культуры выросли и были срезаны, в зги же стаканы с гочвой." обработанной сим&энном и перемешал ной с цеолитом в начале опыта, были повторно'высеяны семена тест-культуры - второй этап. Через месяц после появления всходов растения также срезали и взвешивали.

Защитное действие цеолита от токсичных количеств гербицида для ячменя в первом этапе опыта проявилось только для вариантов с содержанием в почве 1 кг/га д.в.сшазина (табл.б). Внесение в таким образом загрязненную почву 20. 40 и 80 т/га цеолита привело к достоверному повышению урожая до уровея частого контроля. В отличие от первого вегетациояого опыта, дозу симазина 2 кг/га не удалось нейтрализовать даже с помощью больших доз цеолита.

К,началу второго этапа опыта ш почве загрязненных вариантов содержались (-«статочные количества симазина, представленные

Таблица 6.

Влияние цеолита на массу тест-культуры (ячмень), выращенную на почве, содержащей симазин

[Доза 1 симазина, 1кг/га Доза ' цеолита, т/га ■ Цасса 10 растен. г Масса 10 растений, % Содержание остатков, симазина, мг/кг почвы

от чистого контроля от герб, контроля

перв'ый посев (НСРо.'ээ - 0.6Й)

0 0 г. 87 100

10 2,60 98

20 2,62 98

40 2,72 95

- _ ' 80 г Э. 35 117 .

1 , 0 2,13 74 100 0.08

10 2,50 67 117 0.08

20 2.96 103 139 0.08

40 2.83 . 99 133 0.12

80 3,22 112 151 0.12

л 0 0. 96 34 100 0.16

111 погибли - - 0.15

■ 20 0,6'; 63 0.16

■ ■ 40 0.82 29 84 0.17

80 0. 61 21 62 0.35

второй посев (ИСРо 95 " 1.05)

с 0 1.70 100

го 1.43 аз

20 1. 45 65

40 1,87 110

80 г. 00 118

■ 1 0 1.24 73 100 0.02

10 1.77 ■ 104 143 следы

20 1 2.29 135 185 следы

40 1.87 110 151 нет

80 Л 1.95 115 157 нет

£ 0 1,03 61 100 0.07

10 2,40 141 233 следы

■ 20 2.30 135 223 следы

40 2,58 152 250 следы

• 80 2.90 171 ■ 282 нет

в таблице 6. Данные второго этапа опыта показали, что цеолит

обеспечивал отличную защиту ячменя от указанных остаточных количеств симазина. Во всех загрязненных вариантах применение цеолитов привело к значительной прибавке урожая, а в варнианте с

первоначальной дозой симазина 2 кг/га урожая быв примерно в 1.5 раза выше урожая с чистого контроля. Вероятно, это объясняется тем. что к началу второго этапа опыта почва чистых вариантов была зна-ительно более обеднена элементами питания растений вследствие выноса их с лерьлг урожаем, нежели почва загрязненных вариантов, где растения первого урожая были чрезвычайно мелкие и хилые. Результатом этого явилось лучшие питание растений второго урожая, выращенных на* первоначально загрязненных вариантах, к, как следствие, увеличение массы тест-культуры по сравнению с чисты*-контролем.

Сопоставляя полученные данные по вторсму урожаи и количеству симаэина * почве, можно, пэ-ьидшому, сделать вывод о том. что, несмотря на примерно одинаковое количество остатков в разных вариантах; доступность их растениям различна. Поскольку на загрязненных вариантах без цеолите масса 10 растений значимо ниже массы 10 растений на «'истом варианте, весь экстрагируемый из почвы этих вариантов смюяин. либо, по крайней мере, какая-то достаточно большая его часть, доступна растениям, следствием чего и является снижение массы тест-культуры. Повышение урожая при внесении цеолитов до уровня безгербицидного контроля, напротив, позволяет предположить, что извлеченный при химической зкетракиии симавда не доступен растениям, и иеолит сорбировал, как минимум, те количества гербицида, которые указаны в таел.6. В отличие от почвенных коллоидов, цеолит, по-видимому. сорбирует препарат в недоступной для растений ©орче. хотя какая-го его часть (по данным лабораторных исследований автора - примерно 7-10 X от всего сорбированного иеолит см гербицида) извлекается при химической экстракции. Анализ остаточных количеств, проведенный после уборки второго урожаи, показал либо следовые количества симаэина, либо отсутствие его во всех вариантах опыта за исключением вариантов с исходным содержанием симазина в почве 1 и 2 кг/га. Это еще раз подтверждает то, что цеолит способен инактивировать симазин в почве, причем количество прочно связанного им неэкстрагируемого веществе с течением времени, по-видимему. увеличивается.

Црученце ро^цр^ости применения политизированного ионами

Ирония клицоптилрдитя Л^Я а^-гты чут.гтшлч=.1Ьчиу_культур от

тркгичнц* остатков сим^ИЧ* с оеновр^мрннцм гкчяучркием уппвгц»-ТВДЬ^Г<? Как видно из таблицы 7, применение на загряз-

- и - -

Таблица 7.

Влиание природного и насыщенного ионами аммония цеолита (м-цеолита) на тест-культуру (пшеница), выращенную на почве, __содержащей симазин

Варианты опыта Масса Массе 10 растений в % Содержание

остатков.

10 раст. от чистого от гербиц. мг/кг

г контроля контроля почвы

п е р е ь й по с е В СНСРс í. S5 ■ 0,31)

Контроль 1,55 100 •

Цеолит. £0 т/га Г. 65 106

йеодмт. iú т/га 1.64 106

М-цеолит, '20 т/га 1.42 s2

цеолит.40 т/га 1,94 125

1 доза уд обр. 1.5s 102 ■

2 лоьа удобр. 2.23 143

3 доза улобр. 2.28 " 147

Симазин, 2 кг/га 1.07 69 100 0.23

+ иеоли-г. ¿0 т/га 1.21 86 113 0.16

+ цеолит. 40 т/га 1.34 76 125 . 0.22

* м-цеол,20 т/га ■1.64 U1 153 0.19

+ м-цеол.40 т/га 1.72 . 106 161 0.26

+ 1 дога удолр. ■ 0.99 5э 92 0,23

+ 2 доза удоер. 1.24 80 не 0.20

+ 3 доза удобр. 1.30 84 121 0.18

Б -г 0 р Э Й П 0 с е б (НСРо.95 • 0,28)

контроль 1,66 - 100

Цеолит. 20 т/га ' 1.55 92

йеолкт. 40 т/га 1.79 107

М-цеой.20 т/га 2.04 121

М-цеол. 40 т/га 2.32 136

1 доза удоер. 1.60 95

2 лоза удобр. 2.89 172

3 доза удобр. ¿.96 116

С^мавин, 2 кг/га 1.17 70 100 0.12

+ цеолит, 20 т/гл 1,57 93 134 следы

+ цеолит, 40 т/га 1.47 87 126 . нет

+ м-цеол.20 г/га £.00 119 171 - следы

+ м-иеол.40 т/га 2.20 131 188 ' следы

+ 1 доза удобр. 1.07 64 91 • 0.10

+ £ доза удобр. 1.31 76 112 0, 08

+ 3 лоза удоер. 1.10 65 э4 " 0.13

Примечание:-1 лоза удобрений содержала то количество калия, которое поступало в почву с природным цеолитом в дозе 40 т/Та;

. -2 доза соответствовала количеству калия- и азота, внесенного в почву с м-цеолит ом в дозе 40 т/га: -3 доза предполагала внесение обычно применяемых Л01 зерновые культуры доз калийных и азотных удобрений.

не иной почве м-цеолкта привело к неожиданному увеличению урожая не только до уровня чистого койтроля. но и достоверно превышавшего его. Теоретически можно было ожидать, что масса 10 растений тест-культуры на этих вариантах будет не выше гербицидного контроля, так как в соответствии с результатами, лотученнши в лабораторных условиях, м-цеолит сорбировал значительно меньше гербицидов, нежели природный. Однако, в данной случае, на вариантах с внесением м-цеолкта был получен урожай, достоверно превышающий массу 10 растении, собранных с загрязненной почвы вез цеолита и с применением приосиного цеолита. Сравнивая эти результаты с данными урсйг.ев, полученных с вариантов с внесением разных доз удобрений, был сделан вывод о тем. что. по-видимому причина такого увеличенил урожая заключается не только в ионе аммония, Вероятно, здесь шее? место некий сянергетичвский эффект двух «акторов - действия цеолита как сорбента гербкикда И одновременно как гчотно-калийного удобрения. Анализ остаточных количеств содазина в почве не позволил более точно ответить на этот вопрос. хотя полученные данные подтвердили предположение с способности м-цеолига инак~ивировать симазин (табл.7).

Второй этап опыта показал хорошую защиту тест-культуры от остаточных количеств симазина ка.; с помощью природного, так и с помощью модифицированного цеолита. В вариантах с примэнеиием м-цеолита наблюдалась картина, аналогичная полученной в лервем этапе опыта - масса 10 растений не только достигла уровня чистого контроля, ко и значимо,превысила ем,

'АЗУ^рчце вочмохнорги прцменрчид декауиря^рова^ного пяолита для замнтм чуаг.-титтелт-ге культур от тгуксичнцу астлтгаъ гимд^и-НЧ р ррчт?^- Применение на загрязненной 1 кг.'га симазина почве цеолитов привело к выводу, что цеолиты хорошо защищают тест-растений от токсичных количеств гербицида, причем действие природного и декатионированного цеолитов было примерно одинаковым (т&зд.в).

Применение цеолитов на почве, загрязненной 2 кг/га симазина было не таким эффективным, как в варианте с 1 кг/га гербицида. Достоверное увеличение урожая по сравнению с гербицид ним контролем зафиксировано только для варианта с внесением 40 т/га д-цеолита," хотя масса 10 тест-раетенир составила всего 56 X от чистого контроля. Это не позволяет говорить об эффективной защите пшеницы от больших количеств гербицида с помощью декатио-

Таблица 6-

Влияние природного и декатзонированного цеолитов на тест-культуру (пшеница), вырешенную на почье, -содержащей симазин (НСР. „ - 0,56)

Варианты.опыта Масса 10 растений, г Масса 10 растений в X

от чистого контроля от гербицидкого контроля

Контроль 2,8? - 100 -

'¿если-;. 20 т/га 2.61 58

Д-иеолит.20 т/га 2. 7S 97 *

Цеолит, 40 т/га 2, 72 95

Д-иеолит, 40 т/га 2,70 94

Симазин. 1 кг/га 2. 03 ■ 71 ■ 100

+ цеолит,20 т/га 2. 96 103 146

+ д-цеол.20 т/га 3.13 103 154

+ цеолит, 40 т/га г, 83 99 ■ 139

+ д-цеол.40 т/га 3.21 112 158

Симазик.2 кг/га 0. 98 34 ■ 100

♦ цеолит, 20 т/га 0.95 33 97

+ д-иеол.20 Т/га 1.гз 43 126

1+ цеолит.40 т/га 0. S2 .29 64

д-цеол.40 т/га ! 1.-66 56 ....... '. 169

нировакного цеолита. Поскольку значительной разницы в результа-

тах между вариантами с природным и д-цеолитом не. обнаружено, 61«- сдпан вывод, что обработка природного цеолита кислотой- в целях повышения его защитного действия для чувствительных культур от токсичных количеств гербицида в почве нез(М>ективна,

виегет«; иаучаяньг* Т^РМ ПРОЛИТОЕ КР. о-яовные агио-уимкуеск^р п^чвы. Данные, . предс-

тавленные в табл.^ 9 показывают, что внесение в почву изученных цеолитов практически ве изменяют содержание в п^й гумуса, подвижного Фосгора, рНсол, Природный и модифицированный цеолиты значимо повышали содержание в почве подвижных форм калия; дека-тионированкыи * цеолит повышал содержание-калия несущественно. Природный и декатионировааный цеолиты никак не влияли на количество в почве аммиачного азота: модифицирование ионами аммония цеолит, напротив, очень сильно повышал его содержание.

ПИ^-М^ ТС^УЧ^Ь ? ^р^р-лаяапли^трй пои?е в ппи^тгтвим_природного неолита опит!. Данные,

Таблица 9. .

Влияние цеолитов на некоторые агрохимические свойства дерново-подзолистой почвы

Варгант ГУМУС, X' рНсол Р205 К20 МН4-К

мг/100 г почвы

Д.-подз. почва 2.2 5.7. 27.0 4.Э 3,26

Цеолит, 20 т/га 2.0 5.5 25.0 9.0 3.18

Неолит. 40 т/га 2.2 5,3 25.0 12.5 3.34

М-цеолит.20 т/га 2.1 5.9 25,0 6,0 38.80

М-пест.ит, 40 т/га 2.3 , 5,9 24.0 8.5 33,42

Л-цеолит, £0 т/га 2.0 5.4 ¿2.0 4.5 3.10'

Д-цеолит. 40 т/га ' 2.2 5.5 25.0 5.0 3,44.

представленные на рис.2 показывают, что инактивация гербицидов в почве носит сложный характер. Для всех вариантов четко выражены два максимума. Теоретически это можно объяснить тем. что триаэины образуют с ППК несколько форм связи, причем формы могут переходить одна в другую: соотношение форм меняется с течением времени (Агапов. 1985. 1990). Скорость и направленность процесса изменения форм (по-видимому, сореиионно-лесорбционное) определяются гидротерччческими условиями, и. в первую очередь, количеством осадков. В целсм, инагтивация гербицидов в почве проходила достаточно быстро. Суммарно« количество остатков в лочве к концу вегетационного периода составило 18Х от исходного. внесение в почву 10 т/га цеолита практически никак не влия-лс на содержание триазинов в почве в течении всего времени наб-' люяения; внесение 20 т/га, напротив, значительно ускоряло де-токсикацмю препаратов - суммарное количество триазиновых.лрепара: ов в почве уже к середине вегетационного периода составляло всего 2. ЭХ от первоначально внесенного количестве, хотя в течении месяиа после начала опыта заметных отклонений в содержании триазинов в присутствии цеолитов от вариантов без цеолитов не обнаружено. -

Изучение эаа^ивипгтч применения цеолитов на черноземной почве, в течАнирг п.т1итрлт.вг)гр времени яягмямиаипй агрлхимииатя-ИИ. Остаточные количества триазинов в почвах, опытных участков не обнаружены. К сожалению, это не является надежным гарантам чистоты почвы. В результате разложения мяогочнелэнных химических препаратов, периодически вносимых в почву, возможно образование не менее токсичных метаболитов. Конечньмя продуктами раз-

«г/кг К

почвь! ' ¡_

дик

дни

?ис. £. Диишика содержания симазина (&); пропазииа (б), промет-ряна (в) в сдое почвы 0-15 см:

-- без цеолита;

-----неолит, 10 »/га;

------цеолит, 2С ?/га"

ложения многих гереицидов являются производные Фенола и анилина. которые вступают в реакции конденсации с природндаи соединениями Фекальной природы, а также взаимодействуют с активными группами гумусовых и других веществ (Овчинникове M.fl)..198?j. Некоторые из них теряют токсичность, другие представляют потенциальную опасность. Кроме того, вклад в озшую токсичность почвы вносят марагмины х колиш - вещества ленольной природы, выделяемые корнями и листьям!: растений, а теисте ' образующеся при разложении растительной массы микроорганизмами (Gaumann Е.. 1954. Гродзинский A.M., 1979; Мороз П.А., 1972), При бессменном выращивании древесных культпэ эти веаества аккумулируются в почве и обусловливают ее токсичюсть.

Поскольку цеолиты явчялтся активными сорбентами цело: о ряда химических соединений, уместно предположить, что их внесение в загрязненную почву окажет положительное влияние на снижение уровня почвенных токсинов.

Об эффективности их дейстгия сулили по величине каталитического .потенциала почвы и содержанию в почве Фенольных кислот.

Результаты анализа уровня фенольных кислот (табл.10) позволили установить, что применение цеолитов способствовало снижению уровня этих токсинов. В первый год лосАе внесения уроьень Фенолов снизился в среднем на 20-30 во второй - на ЭО-50Х.

Уменьшение токсичности проявилось и В повьшекл биологи-

Тавлица 10.

Изменение содержания суммы Фвнольных кислот и величины каталитического потенциала почвы после применения цеолитов

Варианты опыта ■ Сумма оенсльных .лллот иг/кг лочвы Кп. мм шкалы

1 год 2 ГОД 1 год ? год

Почва питомника 73 70 57 60

Цеолиты. 30 т/га 45 43 52 76

Лесная полоса рядом с питомником 24 24 104 107

* - средние' по трем повторяостям

ческой активности исследуемых почв. Применение цеолитов в первый год повысило величину каталитического потенциала на 9-10 .X, во второй - на 25-30 X. Следствием возрастания величины Кп

является увеличение реграаационноа емкости почв, что указывает на повышение способности почвы нейтрализовать влияние

гербицидов путем биодеградации.

ВЫВОДЫ.

1. Проведенные исследования показали хорсзтую ссрбционнук способность природных, декатионирсванных и в^сыгенных ионами аммония цеолитов, к трназиновым гербицидам. Наибольгбй сорбциок-ноя способностью обладал декатионированныя цеолит, наименьшей -насыщенный ионами аммония. Оптимальная тонина помола цеолитов -< 1 мм. Сорбция сим-триазинов цеапитами уменьшалась в ряду гро-ыетрин > симазин > пролазив.

2. Большая часть (84-93* от общего >«личе-твз> ссрбироьан-вых триазиновых гербицидов'закрепляется цеолигсм в иммобилизованной «орме и лишь 7-1&* - в обратимой.

3. Сорбированный нзучекнът Формами цеолитов сичазин-1 не доступен растениям. Внесенные в почву цеолиты в дозах не менее 10-20 т/га, сорбируя симазин. обеспечивали отличную зааиту чувствительных культур от .-токсичных количеств данного гербицид в гочве.

4. Из изученных форм цеолитов наиболее эмективно действовал иеолит. насыщенный нонами аммония. Его защитное действие проявлялось даже при очень высоком содержании симазина в почве - % кг д.в./га. Природный и декатионированьй цеолиты

ли примерно одинаково. Они закигали растения при содержании симазина » почве не более 1 кг д.в,/га.

5. Внесение в дерново-подзолистую почву изучаемых форм це-

с

(митов не вызывало изменении в содержании гумуса, подвижного фосфора, рНсад. Природный и м-цеолит значимо увеличили содержит подвижного калия; м-цеолит также существенно повысил содержание в почве амм: точного азота.

6. Внесение т/га природного цеолита в полеьых условиях обеспечвд'ало более быструю де1сксикаци» снм-триазпновых препаратов ъ почве, чем в вариантах §ез цеолита - к се редине вегетационного периода суммарное количество гербицидов в вариантах с цеолитом составляло всего 2.31 от первоначально внесенного (б кг/геО. '

7. Применение природного цеолита в дозе 30 т/га на черноземе. длительно загрязняемом различными агрохимикатамй. привело к значительному снижению'(на 30-5СШ содержания в почве Феноль-

ных соединений, а также повышению (на 25-ЗОХ) уровня каталитического потенциала,

ПРАКТИЧЕСКИЕ РЕКОМЕНДАЦИИ

1. Использование цеолитов для детоксиксиии гербицидов в почве ограничено необходимостью применения его в больших дозах

.(не менее 20 т/га) и дороговизнои перевозок. Однако, ва сельскохозяйственных угодьях вблизи цеолит ных месторождений, а также на небольших особо ценных участках (садах, питомниках,. теплицах) использование его для очистки почв вполне возможно.'

2. В иелях получения даь-.более Эффективной вшиты необходимо измельчить цеолит таким образом, чтобы размеры частиц но превышали 1 мм.

3. При применении цеолитов можно получить двойной эффект -инзктиьируюшя и удобрительный. Для этого природные цеолиты необходимо насытить ионами аммония.

Мзтеои.тлы дисррстамии ппубликгтаны я

Старостина И.А.. Лебедева Г.4.Перспективы использование и^-л:ггов_ для зашиты чувствительных культур от токсического даисгвия триазинов.- Биологические науки. 1094, N 1, с.

Зак.£ 10, Tgp.IOO эка. —Отдел печати'Ш J-