Бесплатный автореферат и диссертация по сельскому хозяйству на тему

РАДИОИНДИКАТОРНОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ ТРАНСФОРМАЦИИ И МИГРАЦИИ СИМАЗИНА В ПОЧВАХ ПОДЗОЛИСТОГО И ЧЕРНОЗЕМНОГО ТИПОВ

ВАК РФ 06.01.03, Агропочвоведение и агрофизика

Автореферат диссертации по теме "РАДИОИНДИКАТОРНОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ ТРАНСФОРМАЦИИ И МИГРАЦИИ СИМАЗИНА В ПОЧВАХ ПОДЗОЛИСТОГО И ЧЕРНОЗЕМНОГО ТИПОВ"

МИНИСТЕРСТВО СЕЛЬСКОГО ХОЗЯЙСТВА СССР

МОСКОВСКАЯ ОРДЕНА ЛЕНИНА И ОРДЕНА ТРУДОВОГО КРАСНОГО ЗНАМЕНИ СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННАЯ АКАДЕМИЯ имени К. А. ТИМИРЯЗЕВА

На ПраваХ РУкописи СЮНЯЕВ Халиль Хасяиович

УДК 631.4+628.5164-632.954+621.039.85

радиоиндикаторное исследование трансформации и миграции симазина в почвах подзолистого и черноземного типов

Специальность 06.01.03 — почвоведение

Автореферат диссертации на соискание ученой степени К^ндрдата биологических наук

МОСКВА -1984

Работа выполнена па кафедре почвоведения и в лаборатории атомной техники в сельском хозяйстве Московской ордена Ленина и ордена Трудового Красного Знамени сельскохозяйственной академии имени К. А! Тимирязева.

Научный руководитель — доктор биологических паук, профессор А. Д. Фокин.

Официальные оппоненты: доктор биологических наук, профессор Д. С. Орлов; кандидат сельскохозяйственных наук, доцент В. А. Калинин.

Ведущее предприятие — Северо-Кавказский научно-нссле-довательский институт фитопатологии.

Защита диссертации состоится «5 > йКТяВрЛ 198^ г. в/5"час. на заседании Специализированного совета К 120.35.01 в Московской сельскохозяйственной академии имени К. А. Тимирязева (127550, Москва, И-550, Тимирязевская ул., 47).

С диссертацией можно ознакомиться в ЦНБ ТСХА.

Ученый секретарь Специализированного совета — кандидат сельскохозяйственных наук

Н. А. Гончарова

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность работы. Интенсификация сельскохозяйственного производства предусматривает увеличение масштабов применения химических средств защиты растений в земледелии. Однако, наряду с позитивным действием, химизация-сельского хозяйства может иметь и отрицательные последствия, поскольку большая часть гербицидов действует не непосредственно на сорняки, а может накапливаться в почвах и частично переходить в урожаи сельскохозяйственных культур, мигрировать и аккумулироваться в различных звеньях природных и сельскохозяйственных экосистем. Следовательно, совре» менный подход к исследованию пестицидов должен носить комплексный характер, т. е. включать не только изучение позитивного действия препаратов и их влияние на урожай п качество сельскохозяйственной продукции, но и всестороннее изучение поведения остаточных количеств пестицидов в естественных и сельскохозяйственных ценозах. При этом следует рассматривать их 'Поведение прежде всего как функцию совокупности многочисленных почвенных процессов. Данный аспект проблемы — изучение возможных негативных явлений, связанных с внесением пестицидов — по сути является задачей почвоведения.

Актуальность исследования определяется необходимостью разработки методики прогноза поведения и регулирования остаточных количеств исследуемого пестицида в почвах, поскольку в современных условиях часто создается ситуация, когда остаточные количества симазнна снижают урожай последующих, чувствительных к нему культур севооборотов.

Цель и задачи исследования. Целью настоящей работы являлось установление параметров основных трансформационных и миграционных процессов, определяющих поведение и последействие почвенного гербицида, симазнна, в почвах подзолистого н черноземного типов н использование этих данных для длительного прйщоаа_диведедия_дашшго гербицида в исследуемых почвах.

I ! * 4 ; J

: 1

Конкретно решались следующие задачи:

1. Изучение сорбшюнно-десорбционных параметров взаимодействия снмазина с почвам» подзолистого и черноземного типов и их компонентами в лабораторных н натурных экспериментах.

2. Изучение миграционных потоков различных форм симазнна в исследуемых почвах.

3. Изучение кинетики деградации различных форм симази* на в данных почвах.

4. Изучение масштабов поглощения растениями симазнна, внесенного в исследуемые почвы в различной форме.

5. Использование полученных основных параметров сорбции, миграции, деградации симазнна и поступление его в растения в условиях изучаемых почв для прогноза поведения данного пестицида в агроценозах.

Научная новизна. Впервые на основании экспериментального исследования совокупности главных трансформационных н миграционных потоков снмазина в песчаной дерново-подзолистой почве и типичном черноземе представлены простые модели, позволяющие прогнозировать изменение содержания и состояния симазнна в исследуемых объектах. Кроме того, установлены новые факты, характеризующие трансформацию и миграцию симазнна в почвах, в частности, определены показатели, характеризующие скорость перехода симазнна в сорбированное состояние и натурных условиях, существенно отличающихся от соответствующих показателей при изучении сорбции в условиях лабораторного эксперимента; на основании изучения сорбцнонных взаимодействии показано, что миграция снма-знна в исследуемых почвах определяется условиями миграция и выноса тонкоднсперсного материала; установлена возможность восходящего перемещения тонкодисперсного материала почвы, приводящая к концентрированию препарата в поверхностном слое почвы; установлена двойственная роль гумуса в деградации симазнна, которая заключается в ускорении разложения вещества на начальных стадиях после внесения его в почву и в замедлении — на последующих; определены эффективные параметры деградации гербицида в зависимости от времени его нахождения в исследуемых почвах; показана возможность гербнцидного действия симазнна (или его метаболитов) в составе растительных остатков.

Практическая значимость результатов. Она заключается в использовании полученных экспериментальных данных для прогноза поведения симазнна в агроценозах на почвах подзолистого и черноземного типов. В свою очередь, прогноз должен явиться условием для разработки научно обоснованных норм применения симазнна на почвах подзолистого и черноземного типов. Показано, что при оценке содержания сима-

знпа в почвах целесообразно определять и его состояние по формам свял» с различными компонентам» почвы (свободный, обратимо сорбированный, необратимо сорбированный, пошедший в структуру гумусовых веществ н в составе растительных остатков). Предложена соответствующая методика изотопно-индикаторного определения перечисленных групп препарата.

Апробация работы. Материалы диссертации докладывались на семинарах но использованию метода радтюнзотопных индикаторов в изучении загрязнения почвенно-растптельного покрова (Обнинск, 1982, 1984); научном семи,паре аспирантов кафедры почвоведения ТСХЛ (1983). .

Публикация работы. Материалы диссертации опубликованы в 5-ти статьях.

Объем и построение работы. Диссертация состоит из введения, обзора литературы, экспериментальной части (включающей 4 главы), заключения, общих выводов и предложений, библиографии. В работе содержится общее числе страниц — 179, из них описательного текста 115 страниц, 27 рисунков. 25 таблиц, 12 стр. приложения. Список использованной литературы содержит 235 публикаций, из них 76 — иностранные.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ Глава I. Обзор литературы

Рассмотрено поведение снмм-трназнновых гербицидов в почвах и растениях в зависимости от свойств их молекул, внешних условий н почвенно-клнматпческих факторов. Главным фактором, определяющим миграцию, деградацию еммази-на в почвах и поступление его в растения является сорбция его почвенными компонентами, в первую очередь минерально-гумусовой природы. Изложены результаты исследований основных механизмов сорбционного взаимодействия симазнна с почвенными сорбентами. Изучение сорбции симазнна почвами н отдельными сорбентами проводилось лишь в лабораторных условиях. Приведены результаты исследований по миграции симазнна. Основная масса пестицида локализуется в почве на глубине 0—10 см. Миграция препарата, согласно литературным данным, осуществляется за счет диффузии в жидкой фазе почвы, Изложены особенности метаболизма симм-триа-зннов в почвах и растениях. Основную роль в деградации симазнна в почвах играют физико-химические процессы н свойства ночи. Симазнн может обладать длительным фитотокси-ческим последействием на чувствительные культуры. Однако механизм этого явления до конна не изучен. Интоксикация симазнна в растениях осуществляется, главным образом, путем образования им коньюгатов с эндогенными веществами,

Глава 2, Объекты и методы исследования

Полевые исследования п течение 1981—1984 гг. проводились на песчаных дерново-подзолистых почвах агроводобалан-сового полигона «Усадье» Валдайской ВНИИГЛ Новгородской области н типичных черноземах водосбора «Вершинин лог» Ннжне-Девицкой водобалансовой станции Воронежской области.

Лабораторные эксперименты проводились .на образцах ^гих же почв в лаборатории атомной техники в сельском хозяйстве ТСХЛ. Физико-химическая характеристика исследуемых почв подробно дана в диссертации.

Исследование сорбции, миграции, деградации снмазнна в почвах и поступление его в растения проводили с использованием метода радиоактивных индикаторов. В работе использовался снмазии, меченный радиоактивным изотопом НС в боковых этильных группах. Все радиометрические измерения активности МС в почве н растворах проводили с помощью автоматических жидкостно-сцннтилляционных счетчиков. При измерении радиоактивности МС в составе растительной биомассы подвергали ее предварительно гидролизу и обесцвечиванию.

Для количественного определения различных форм снмазнна, меченного ИС, в почвах использовали следующие методы.

Свободную форму симазнна извлекали из почв методом вытеснения насыщенным раствором хлористого цинка, плотность которого выше плотности симазина, с одновременной обработкой суспензии ультразвуком. Свободный симазин концентрируется на поверхности раствора, откуда он экстрагируется эфиром.

Обратимо сорбированную форму пестицида извлекали нз почв путем обработки 1 н раствором КС1.

Необратимо сорбированный снмазии экстрагировали из почв смесью органических растворителей: хлороформо-мета-нольная смесь (в соотношении 1 : 1).

Снмазии, включенный в молекулярный состав гумусовых веществ, извлекали нз почв 2%-ным раствором аммиака с последующим хроматографированием симазино-гумусового комплекса па геле типа Молселект У-10.

Определение снмазнна в составе растительных остатков проводили после отделения растительной биомассы от почвы н ее гидролиза экстрагированием хлороформо-меганольнон смесью.

Разделение симазнна и водорастворимых метаболитов проводилось экстракционным методом с использованием жидкостей: хлороформа и водного раствора метанола.

Качественную идентификацию нетрансформированного си-мази,на проводили методом тонкослойной хроматографии на пластинке с тонким слоем силнкагеля «Снлуфол» с разделением в системе хлороформ; эфир. для него составлял величину 0,40±0,05.

Подробная методика изучения сорбции, миграции, деградации снмазнна в почвах и поступления его в растения изложена в соответствующих разделах диссертации.

Глава X Изучение сорбционных взаимодействий 14С-снмазнна с почвами и их компонентами

Получены изотермы сорбции снмазнна на образцах песчаной дерново-подзолистой почвы методом переменных концентраций, на образцах типичного чернозема—методом переменных концентраций и последовательных обработок. Диапазон исходных концентраций составлял 0,5—5,0 мкг/мл. Изотермы сорбиин близки к линейным или имеют слабовыпуклую форму с наличием Э-образных участков, В первом приближении они могут быть описаны уравнением Фрейидлнха, при этом коэффициент сорбции для черноземов составляет величину 24—28, а для подзолистой почвы — около 2. Для количественной оценки симазнн-сорбирующен способности лочв можно рекомендовать коэффициент уравнения Фреиндлнха—К или коэффициент распределения К = $р/Ср.

В различных экспериментах подтверждается связь сорбции снмазнна с почвенным гумусом, Во-первых, обнаруживается четкая зависимость коэффициентов сорбции в изотермах Фреиндлнха от содержания гумуса в образце. Во-вторых, обнаружено преимущественное связывание снмазнна тонкодис-

Таблица 1

Сорбция снмазнна, распределение массы твердой фазы и гумуса между отдельными гранулометрическими фракциями песчаной дер ново-подзол и стой почвы

Размеры гранулометрических фракций, мм Содержание гранулометрических фраки и Й по массе, в % «т суммы Распределение сорбированного снмазнна по фракциям, и % от суммы Распределение гумуса по фракциям. в % от суммы

1—0,23 52,70 0,3 0

0,25—0.05 28,89 1,5 0

0.05—0,01 10,35 3,9 3.3

0,01—0,005 2,31 6,0 5,5

0,005—0,001 2,95 12,3 2,6

А 0,001 2,80 76,0 88,6

персным материалом, содержащим основную массу почвенного гумуса. Наконец, получено прямое доказательство связывания снмазнна гумусовыми препаратами н его включения при длительном взаимодействии с почвой в молекулярную структуру гумусовых веществ, главным образом, фульватной природы.

На основании изучения сорбции снмазнна почвам», гумусовыми веществами н карбоксильным катнонптом сделано предположение, что основная роль и закреплении снмазнна гумусовыми вещее гпамн принадлежит не карбоксильным группам (или карбоксильным в сочетании с другими функциональными группами).

Исследованиями по десорбции и кинетике изотопного обмена показан преимущественно необратимый характер сорб-цпоииого закрепления снмазнна с образованием по прочности связи не менее трех типов систем гербицида с ночной. Характер сорбцнониого взаимодействия, прежде всего прочное необратимое закрепление значительной части сорбированного вещества, во многом определяет его поведение в почвах, в частности, особенности миграции, деградации, поступления в растения.

Особенностью сорбции снмазнна в нолевых условиях является его относительно медленная кинетика с полным переходом вещества в сорбированное состояние не ранее чем через 5—20 суток с момента внесения (рис. 1). Только в этот период деградация снмазнна может иметь времена, характерные для свободного вещества.

На основании проведенных исследований может быть дат количественная характеристика состояния снмазнна в зависимости от времени его нахождения в почве. Это состояние во многом определяет его поведение в почвах. Предлагается различать следующие формы пестицида;

1. Свободная — наблюдается в' течение 1—20 суток после внесения пестицида в почву.

2. Обратимо сорбированная—обнаруживается в течение 2—150 суток после внесения снмазнна в почву.

3. Необратимо сорбированная — в отличие от предыдущей формы обладает более прочными связями пестицида с почвой, характеризуется необратимой сорбцией н может находиться в почве во временном интервале 15—700 суток и более.

4. Включенная в молекулярную структуру гумусовых веществ, временная характеристика этом формы снмазнна зависит от свойств почвенного гумуса.

5. Включенная в состав растительных остатков, эта форма существует с момента поглощения пестицида растениями, их отмирания и вторичного поступления в ночву в составе растительных остатков и до полного нх разложения.

Глава 4. Исследование миграции нС-симазина в почвах

Л реле га слепы результаты лабораторных н натурных исследований вертикальной миграции и перераспределения различных форм (свободного, сорбированного, в составе биомассы) симазина в изучаемых почвах.

Масштабы миграции симазина как в песчаных, так и в типичных черноземах определяются характером и интенсивностью перемещения тонкоднсперсного материала, локализованного в верхней части почвы (мощностью 2—8 см). Это обстоятельство обусловлено оотноентелыю быстрой и практически необратимой сорбцией пестиццда гранулометрической компонентой почвы, обогащенной гумусом.

В условиях лабораторного эксперимента с влагонасышсн-нымн почвенными колонками величина миграционной способности составила для свободной формы пестицида приблизительно 0,01; для сорбированной — 0,004—0,005. Среднее нисходящее вертикальное перемещение симазина в натурных условиях за I год прн внесении его на поверхность, в почвах подзолистого н черноземного типов составляет 1 —1,5 см. Следовательно, вертикальная нисходящая миграция симазина не играет существенной роли в общем поведении этого вещества в исследуемых почвах.

Определенную роль в перераспределении симазина в почве могут играть растения, поскольку в экстремальных условиях до 30% определяемого к концу вегетационного периода вещества обнаруживалось в составе корней, Прн отсутствии сплошного задернения в условиях интенсивного испарения влаги с поверхности почвы наблюдается восходящее «подтягивание» тоикодисперсных фракций почвы с сорбированными на них веществами к поверхности. По нашим данным, в поверхностном слое почвы (0—2 см) концентрация симазина может возрастать приблизительно в 5 раз (рис, 2). Отмеченные особенности поведения симазина, в частности преимущественно необратимая сорбция на тонкоднсперсном материале, возможность поверхностной концентрации симазина за счет восходящего подтягивания илистых фракций к поверхности, создают условия для наиболее масштабных перемещении симазина при развитии эрозионных процессов, особенно, в наших экспериментах, на черноземах Воронежской области. Согласно данным Ннжне-Девиикой водноб алан совой станции, величина смыва почвы на полигоне может достигать в отдельные годы 15 т/га почвенного материала. Если принять, что основная масса внесенного вещества будет локализована в слое 0—2 см, а за счет восходящего подтягивания концентрация в поверхностном слое будет увеличена приблизительно в 5 раз но сравнению со средней концентрацией вещества в слое, сс-

держашеч симазин. то можно подсчитать, что в первом приближении величина потерь снмазнна за счет смыва почвы весенними талыми подами составит около 25% от общего количества вешесгва, содержащегося в почве к началу активного снеготаяния.

Глава 5. Исследование деградации и Оси мази на в почвах

Прежде всего следует обратить внимание на изменение времени параметров, характеризующих скорость деградации снмазнна в почвах, т. с. на относительно быстрое разложение в начальный период после внесения (20—-10 суток) и существенное замедление на последующих стадиях" разложения. Эти изменения отражают изменение качественного состояния снмазнна в почвах во времени, точнее, изменения сооогноше-ннн форм снмазнна, различающихся но характеру н прочности связи вещества с различными компонентами почвы (свободный симазин; обратимо сорбированный; необратимо сорбированный н др.). Возможно, что каждая ил этих форм может .быть охарактеризована своими временными параметрами деградации, например, периодами половинного разложения. Однако в связи с постоянно протекающими в почве трансформационными процессами, связанными с переходом одних форм связи гербицида в другие, и невозможностью поэтому проведения эксперимента по деградации с отдельными формами снмазнна мы предлагаем пользоваться аффективными параметрами деградации, характеризующими скорость одновременного разложении нескольких форм вещества, связанною с почвенными компонентами па разных стадиях разложения. Таким параметром может служить величина эффективного периода половинного разложения — Т^*. Полученные в натурных условиях значения величин (табл. 2) рекоменду-

Таблица 2

Приближенные значения половинных потерь си маги на (сутки) в песчаных дерново-подзолистых почвах и типичных черноземах

Почва и глубина внесения снмазнна Свежевне-сеиный симазин Через 2— 3 мссяна после внесении Через 1 год после внесения

Дерново.подзолистая почва на поверхность....... «а глубину 10 см ...... Типичный чернозем на поверхность ...... на глубину 10 си ...... 30 40-15 20-25 30—40 120—140 150-200 100—120 МО—180 200—230 400-500 200—300 400-300

стоя использовать для прогноза деградации гербицида в условиях, близких к условиям проведения наших опытов.

Заметным фактором, влияющим на скорость деградации си-мазнна в почвах, является глубина его локализации. На начальных этапах скорость разложения вещества на поверхности не более чем в 1,5 раза превышала скорости разложения сн-мазииа, локализованного на глубине 10 см. Следующим существенным моментом в деградации симазнна является слабое влияние микробиологического фактора па исчезновение вещества нз почвы. О слабой выраженности микробиологической деградации снмазнна свидетельствуют результаты опытов со стерилизацией почвы, а также отсутствие влияния внесения-легкоразлагаемого органического вещества на скорость деградации симазнна в почве.

Особого изучения и обсуждения заслуживает вопрос о влиянии почвенного гумуса на деградацию снмазнна. Совокупность проведенных экспериментов свидетельствует, что гумус может оказывать двоякое влияние на скорость деградации симазнна, которое может быть пояснено диаграммой на рис. 3. На 1-й стадии пребывания снмазнна в почве, когда значительная часть его находится в свободном или слабосвязанном состоянии, гумус ускоряет его разложение. Есть сведения, что гумусовые вещества в совокупности или отдельные их фракции могут играть на этих стадиях каталитическую роль, ускоряя разложение вещества. Однако этот вопрос требует более детального изучения. На последующих стадиях пребывания снмазнна в почве гумусовые вещества выступают в роли фактора, резко замедляющего скорость его исчезновения. В общем, очевидно, не вызывает сомнении, что это замедление связано с различным характером закрепления снмазнна в почве с участием гумусовых веществ. Экспериментально установлено, что наибольший эффект замедления деградации, консервации симазнна вызывает его включение в структуру гуму* совых кислот. Установлено также, что карбоксильные группы не играют определяющей роли в его взаимодействии с елмазн-ном. Однако целый ряд вопросов остается неизученным, в частности, вопрос об участии н роли отдельных функциональных групп н фракций гумуса, роли минерально-гумусовых соединении в закреплении и деградации снмазнна. В то же время проведенные исследования убеждают в необходимости изучения деградации гербицидов с изменением во времени их качественного состояния в почве.

Наконец, несколько слов об особенностях деградации снмазнна в исследуемых почвах. Эксперименты показали, что, помимо гумуса, важнейшим фактором, определяющим скорость деградации, является влажность почвы. Это обстоятельство объясняет в некоторой степени незначительность разли«

чцй в кинетике разложения в дерн о во-подзолистой песчаной почве н в типичном черноземе. Замедление разложения сима-знпа в дерново-подзолистой почве в условиях лабораторного опыта, вызванное недостатком гумуса, компенсируется в естественных условиях высокой влажностью дерново-подзолч-стых почв по сравнению с черноземами..

Глава 6. Изучение поступления иС-снмазнна в растения из почв

Совокупность проведенных лабораторных и полевых экспериментов позволяет отметить следующие особенности поступления н поведения снмазнна в растениях. Прежде всего обнаружена возможность поступления в растения всех форм сима-зина, связанного с различными компонентами почвы. В порядке снижения интенсивности поступления в растения различные формы снмазнна можно расположить в ряд: свободный сима-зин>снмазин (или его конъюгаты), входящие в состав растительных остатков > сорбированный снмаз11н>с11мазин, вошедший в молекулярный состав гумуса (табл. 3).

Таблица 3

Поступление различных форм симааика в растения (в % ог внесенной активности "С)

Время, сутки

Форма снмазнна 5 20 65

Свободный ......... Сорбированный ....... В составе растительных остатков В составе гумуса........ 1,95±0,20 0.91 ±0.1 1,12±0,13 0,20 ±0,03 6,76±0,62 2,48 ±0,36 3,08±0,31 1,31±0,15 7,41 ±0,53 2,99±0,31 4,13 ±0,28 1.11 ±0,12 (30 сут.)

Выявлена возможность гербнцидного действия снмазнна (или его метаболитов) в составе растительных остатков по фенологическим наблюдениям, по изучению масштабов поступления снмазнна (|4С) в такой форме и накоплением биомассы растениями. Экспериментально показали, что снмазин (или его метаболиты), попадающий в почву с растительными остатками, способен оказывать фнтотокенческое действие на чувствительные культуры.

Результаты натурных наблюдений свидетельствуют о неравномерности масштабов поглощения снмазнна растениями на почвах разного типа в зависимости от его сорбцнонного закрепления н условий внесения. Так, коэффициент поглощения снмазина кукурузой из песчаной дерново-нодзолнетой почвы на- порядок выше, чем из типичного чернозема при одинако-10

пых условиях внесения пестицида. В экстремальных условиях внесения пестицида па дерново-подзоолнстую почву в растениях может накапливаться до 30% вещества от общего количества па момент измерения.

И, наконец, отметим, что поглощенный растениями снма-знп подвергается различным превращениям в ходе его интоксикации. Обнаружена разная метаболпзнруюшан способность корней н листьев растений кукурузы по отношению к симази-пу. Так, если в листьях трансформировано спмазнна в водорастворимые метаболиты до 85—90% от общего его содержания, то в корнях эта доля составляет 35—15%. В модельном эксперименте выявлено, что от 1 до 11% поглощенного снма* знна проходит циклы полного биологического окисления его эгнльных групп, остальное количество, по-видимому, конъю-гируег с эндогенными веществами растений.

Совокупность приведенных в этом разделе данных позволяет сделать вывод о том, что причиной фнтогокснческого последействия снмазнна являются следующие его формы: необратимо сорбированная; в составе растительных остатков и в составе гумусовых веществ почвы. Остальные формы пестицида либо переходят в вышеуказанные формы, либо деградируют по истечении 1—5 месяцев после внесения препарата в почву.

Глава 7. Прогноз поведения си мази на в дерново-подзолистой и черноземной почвах

Одним из итогов проведенных исследований является диаграммная модель, выполненная па эмпирической основе, позволяющая дать прогноз поведения снмазнна в иссчаной дерново-подзолистой почве п типичном черноземе (рис, 4 и о). ¿Модель включает две диаграммы: диаграмму изменения общего содержания вещества (или продуктов его трансформации) н диаграмму изменения состояния вещества по формам связи его с различными компонентами почвы. Заштрихованная полоса в первой диаграмме характеризует величину возможного варьирования в содержании снмазнна и его остатков в зависимости or погодных условий, а также глубины его локализации в пределах слоя пахотного горизонта 0—10 см. Следующая диаграмма позволяет оцепить состояние оставшегося в почве снмазнна. Отсутствие разграничительных линий между зонами по диаграмме связано с варьированием в содержании определяемых форм или с недостатком сведений для более точной оценки их содержания.

'Приведенные прогностические модели являются результатом лишь данного этапа исследования. Они, очевидно, могут быть значительно усовершенствованы и дополнены при полу~

чении более летальных сведений о поведении снмазнна в за-внсимостн от условий его деградации и трансформации, а так-*же при получении систематического материала по продуктам его метаболизма.

Выводы

1. Характерными особенностями сорбционных взаимодействий симазнна с исследуемыми почвами являются: линейный или слабовыпуклый характер изотерм сорбинн с отдельными 5-образными участками; ведущая роль гумусовых веществ в

•сорбпнонном закреплении снмазнна, в частности, ннзкомоле-кулярных фракций гумуса, связанных преимущественно с тон-•кодиснерсным материалом почвы; необратимый характер сорбции с образованием не менее трех типов сорбционных связей снмазнна с почвой с включением части снмазнна в молекулярную структуру гумусовых веществ; относительно медленная кинетика сорбции в натурных условиях с полным переходом вещества в сорбированное состояние за 5—20 суток ■взаимодействия в зависимости от конкретных условий.

2. Преимущественно необратимый характер сорбции сима-зина дерново-подзолнетыми почвами и черноземами определяет его миграцию в почвах, которая происходит в основном не в составе жидкой фазы, а в составе тонкодисперсного материала почвы. В условиях лабораторного эксперимента с почвенными колонками величина миграционной способности составила 0,004—0,005. В натурных условиях среднее нисходящее вертикальное перемещение как в дерново-подзолистых почвах, так и в черноземах составило 1,0—2,0 см. Только в Первые 30 суток после внесения симазина в почву существует вероятность выноса исходного вещества в виде самостоятельной фазы в случае проявления эрозионных процессов.

3. При отсутствии сплошного эадернения в условиях интенсивного испарения влаги с поверхности почвы наблюдается восходящее «подтягивание» тонкодисперсных фракций почвы с сорбированными на них веществами к поверхности. По нашим данным, концентрация снмазнна на поверхности за счет этого процесса может возрастать приблизительно в 5 раз.

4. Отмеченные особенности поведения симазнна, в частности, преимущественно необратимая сорбция на тонкоднсперс-ном материале почвы, слабое нисходящее перемещение вещества в составе тонкоднсперсного материала, возможность поверхностной концентрации снмазнна за счет восходящего подтягивания илистых фракций к поверхности, создают условия для наиболее масштабных перемещений снмазнна при развитии эрозионных процессов, особенно в наших экспериментах, на черноземах Воронежской области. Например, при исполь-

зованнн снмазнна под кукурузу лрн поверхностном внесении весной с последующим весенним паводком на склоне крутизной 0,05 может быть смыто до 25% от сохранившегося в почве вещества.

5. Полевые и лабораторные наблюдения за деградацией си-мазнна свидетельствуют об аффективном замедлении разложения вещества, по мере увеличения времени пребывания з почве. Это замедление вызвано относительным возрастанием форм прочно закрепленного снмазнна, особенно связанного с гумусовым веществом. В связи с этим, для характеристики и прогноза скорости разложения предлагаются определенные в натурных условиях величины эффективных времен половинного разложения ), которые в течение 1 года пребывания возрастают с 20—30 суток приблизительно до 400 суток, а также диаграммы по кинетике деградации для дерново-нод-золистых н черноземных почв.

6. Как натурные, так н лабораторные исследования деградации снмазнна в дерново-подзолистой почве н черноземе обнаруживают .несущественную роль микробиологического фактора в исчезновении вещества из почвы. Разнообразное влияние на скорость деградации оказывает гумус. В начальные периоды после внесения снмазнна в почву (первые 20—30 суток) он ускоряет его разложение, а в последующие периоды, наоборот, способствует замедлению его разложения вследствие прочного закрепления вещества вплоть до включения его в структуру молекулы. Из внешних факторов существенное влияние на скорость разложения оказывает влажность. Однако различия в скорости деградации, проявляемые на начальных этапах разложения во влажные и сухие годы не превышали 15%. На начальных этапах скорость разложения вещества на поверхности не более чем в 1,5 раза превышала скорость разложения снмазнна, локализованного на глубине 10 см.

7. В условиях вегетационных и полевых экспериментов обнаружена возможность поступления в растения всех форм снмазнна, связанного различными компонентами почвы. В порядке снижения интенсивности поступления в растения различные формы снмазнна можно расположить в ряд:, свободный симазнн>симазнн (или его метаболиты), входящие в состав растительных остатков>сорбированный симазин>сима-зин, включенный в молекулярную структуру гумуса. Обнаружено гербннидное действие снмазнна (или его метаболитов) в составе растительных остатков.

8. Оценены коэффициенты поступления различных форм снмазнна в растения, которые лежат в пределах 1—8% от внесенного количества в почву. От ■! до 11% поглощенного сч-мазина проходит циклы полного биологического окисления

его этилькых групп, остальное количество, по-видимому, конъ-югирует с эндогенными веществами.

■ 9. Совокупность проведенных исследований позволяет сделать вывод о том, что причиной фнтотокснческого последействия симазина на растения являются следующие его формы: необратимо сорбированная; в составе растительных остатков и в составе гумусовых веществ почвы. Поэтому создание условий для быстрого разложения растительных остатков, гуму-сообноовления и усиления ф изн ко-хи м и чески х процессов в почвах позволило бы сннзнть отрицательное воздействие на растения этих фор« симазина.

10. На основании радиоинднкаторного изучения главных трамоформационных н миграционных потоков снмазнна предложена простая диаграммная модель, позволяющая давать прогноз поведения данного вещества в исследуемых почвах.

Предложения по использованию результатов работы

Полученные новые данные о процессах сорбции, десорбции, миграции, деградации и поступления в растения симазина рекомендуется использовать агрохимической службой страны для рационального использования снмазнна в сельском хозяйстве.

Полученные диаграммы остаточных количеств и состояния снмазнна в почвах рекомендуется использовать для прогностических расчетов по охране окружающей среды в условиях сельскохозяйственного производства — Союзсельхозхнмпи и ГК по гидрометеорологии и контролю природной среды СССР.

При оценке остаточных количеств снмазнна и его последействия целесообразно определять и его состояние по формам связи с различными компонентами почвы: свободный; обратимо сорбированный; необратимо сорбированный; включенный в структуру гумусовых веществ и в составе растительных остатков. Предложена соответствующая методика нзотопноин-днкаторного определения перечисленных групп пестицида.

Список работ, опубликованных по теме диссертации

1. Сюияев X. X, Роль гранулометрических фракций почин п сорбни-онноч закреплении симазлна.— Сб. Доклады семинара но использованию метода радионаотоппых индикаторов в изучении загрязнения кочвенно-растительного покрова. Часть I, Хнмнч, загрязнения. Депонировано по В НТИ информцентре, 02,82,2. 039361, 23 апреля 1982 г., с. 30-31.

2. Сю н я ев X. X. Роль органических вешеств и различных гранулн-метрическнх фракций почвы в поглощении симазина. — В ей. Фнзнко-х.!-шческне свойства и плодородие почв. — М., ТСХЛ, 19ЙЗ, с, 75—60.

3. С ю н я е в X. X., К р е т о-в а Л. Г., X е г а и Т, Л., И (5 р а г им о в К, Ш,, Демченко Е. Л. Сорбция и разложение "С-снмазина в но|-вах черноземного типа. — Известия ТСХЛ, 1983, Лг 5, с. 75—82.

4. Рачинский В. В., Фокин А. Д., (ч р е т о в а Л. Г., Сюкя-е в X. X., Ибрагимов К, Ш,, Демченко Е. А, Поступление в растения симазина и 2.4-Д и} растительных остатков и их последействие, — Известия ТСХА, 1984. Л*г 1, С. 83- 86,

5, С ю к я е в X, Х„ X е г а й Т, А„ Фокин А. Д., Рачииский В. В, Рядноиндикаторное исследование сорбции симазина почвами. — Известия ТСХ А, 1984, -V* 2, с. 09—74.

Л-69780 31/УИ—84 г. Объем 1 п. л.

Заказ 2047.

Тираж 100

Типография Московской с.-х. академии им. К. А. Тимирязева 127550, Москва И-550, Тимирязевская ул., 44