Детоксицирующая способность почв и выделенных из них гуминовых кислот по отношению к гербицидам, страница 3

Напочве с высоким содержанием ила, глины и органического веществаколичествосвязаннойрадиоактивнойметкитрифлуралинабылозначительно выше, чем на почве со слабым поглощающим комплексом(Whiller et al., 1979).Различная типовая принадлежность почв и связанные с неюпочвенные свойства, в частности, содержание гумуса, определяютпредельныесодержаниягербицидов,прикоторыхвозможновозделывание различных культур без ущерба для их урожая. Переченьтаких значений для атразина и симазина в условиях Казахстана приведенв таблице 3. На основании этих данных можно ориентировочно оценитьуровень безопасных для указанных культур концентраций гербицидов идля других типов почв.Следует отметить, что количество поглощенного токсиканта можетзависеть не только от общего содержания органического вещества, но иот доли ГК, ФК и гумина в составе гумуса (Hayes, 1970; Nelson et al.,1983).

Соотношение этих основных групп определяется типовойпринадлежностью почв (Орлов, 1992) и во многом формирует их14детоксицирующий потенциал по отношению к гербицидам. Так, рядомисследований было показано, что количество токсиканта, связанного сГК, ФК или гумином, может составлять от 7 до 50% и более (табл. 4).Таблица 3.

Содержание атразина и симазина в различных типах почв впредпосевной период, не оказывающее фитотоксического действия насельскохозяйственные культуры (ячмень, пшеница, рожь, злаковыетравы) (Лунев, 1992).ПочваСерозем, светлокаштановаяКаштановая,темнокаштановаяЧерноземюжныйЧерноземобыкновенныйГербицидГумуспо Тюрину,%1,0-2,03,0-4,04,5-5,56,0-7,0АтразинСимазинАтразинСимазинСодержаниегербицида,мг/кг0,030,050,070,08АтразинСимазинАтразинСимазин0,080,100,120,13Таблица 4. Содержание “связанных” остатков гербицидов в группахгумуса, % от внесенного.Содержание связанныхГербицидостатков в:АвторГКФКТрифлуралин1413Nelson et al., 19833,4-дихлоранилин6713Hsu & Bartha, 1974Диклофоп-метил1812Smith, 1982Гуминовыекислотыреакционноспособнуючастьпочвпредставляюторганическогособойвеществанаиболеепочвпривзаимодействии с веществами органической природы.

(Hayes, 1970;Орлов, 1990; Maqueda et al., 1990; Piccolo et al., 1992). Поэтому можноожидать, что нарастание гуматности органического вещества в зональногенетическомряду от дерново-подзолистых почв к черноземам15способствуетповышениюдетоксицирующегопотенциалапочв.Значительная обеспеченность гумусом (4-12% и более) черноземов иособенно черноземно-луговых почв наряду с очень высокой степеньюгумификации (т.е. с содержанием углерода гуминовых кислот в общемуглероде - более 40%) (Гришина, 1986) обуславливает, как уже былопоказано выше, исключительно высокую инактивирующую способностьэтих почв по отношению к гербицидам. В литературе имеются указанияна то, что изменение некоторых структурных характеристик ГК взависимости от условий формирования почв, т.е.

от их типа, влияет на ихреакционноспособность по отношению к различным токсикантам (Liu etal., 1996).Роль типовой принадлежности почв в процессах детоксикациигербицидов определяется не только изменением содержания и составаорганического вещества, но и различием таких показателей, как рНпочвенногораствора,емкостькатионногообмена,степеньнасыщенности почв основаниями и, в частности, кальцием, влажность,условия аэрации, а также температурный режим почвы (Sheets et al.,1962; Жирмунская, Стонов, 1968; Hayes, 1970; Лунев, 1992). Следуетотметить, что вышеперечисленные почвенные характеристики тесновзаимосвязаны с адсорбционной способностью почв.Для многих гербицидов доказана зависимость их адсорбции от рНи гидролитической кислотности почвы (Соколов, Стрекозов, 1970).Например, для линурона и дифенамида установлено увеличениеадсорбции с повышением рН; для 2,4-Д, 2М-4Х и 2,4,5-Т - с понижениемрН.

В опытах с симазином на 18 типах почв не удалось установитьстрогой зависимости между значением рН и емкостью адсорбции,однакобыланайденазначительнаякорреляция(r=0,86)междугидролитической кислотностью и адсорбцией гербицида, что позволило16авторам сделать предположение о важности механизма ионного обменаво взаимодействии триазиновых гербицидов с адсорбентами.Изучениесущественноадсорбционнойразличающихсяспособностиподевятитиповминералогическомупочв,составу,содержанию органического вещества и рН, по отношению к атразину,тербутрину и 2,4-Д было проведено Barriuso & Calvet (1992) с цельювыявления роли формы существования гербицида для адсорбционныхпроцессоввпочве.Выбранныегербициды представлялинейтральную (атразин), катионную (тербутрин)и анионнуюсобой(2,4-Д)формы. Результаты исследований показали, что для токсиканта,находящегося в почве в неионизованном состоянии, степень егоадсорбции органической компонентой увеличивается с увеличениемсодержания органического вещества и не зависит от рН, в то время какколичество связанных органическим веществом катионного и, вособенности,анионногогербицидоввзначительнойстепениопределяется значением рН и минералогическим составом почвы.Upchurch & Mason (1962) обнаружили высокую отрицательнуюкорреляцию между токсичностью 12 гербицидов, включая симтриазины, и такими почвенными характеристиками, как содержаниеорганического вещества, емкость катионного обмена, сумма обменныхоснований, содержание обменного кальция, влажность и свободныйдренаж.

В опытах Sheets с соавт. (1962) токсичность симазина возрасталас увеличением емкости катионного обмена и понижением рН почвенногораствора.Влияние типовой принадлежности почв на их связующуюспособность по отношению к трифлуралину было исследовано Wheeler ссоавт. (1979) на примере двух почв штата Флорида - Webster soil и Cecilsoil. Через 60 дней после внесения гербицида в Webster soil (содержаниеила 45,5%, Сорг 3,9%и степень насыщенности основаниями 91%) в17связанном (неэкстрагируемом) состоянии находилось 72% примененногоколичества; в Cecil soil (19,5%, 0,90% и 31%) - не более 10%.Помимо связывания с почвенными компонентами, детоксикациягербицидов в почве может достигаться за счет их разложения или потеривследствиеулетучивания,при этом существенную роль играюттемпература и влажность почвы.

Данные факторы влияют не только нахимическоеразложениетоксикантов,нотакженапроцессымикробиологической трансформации гербицидов. Например, в условияхвлажных субтропиков производные сим-триазина и фенилмочевиныдаже в дозах 20-30 кг/га теряют фитотоксические свойства в почве за 3-5месяцев, т.е. скорость их инактивации в данной зоне в десятки раз выше,чем в зоне распространения дерново-подзолистых, серых лесных,черноземных, каштановых и сероземных почв (Спиридонов, Каменский,1970). Повышение температуры и влажности почвы (до определенныхпределовприрассмотрениибиологических факторов)усиливаетмикробиологическое разложение гербицидов, ускоряет их химическуюдеградацию,атакжеспособствуетихулетучиванию(Соколов,Стрекозов, 1975; Wheeler et al., 1979). Наибольшая детоксикациягербицидов обычно наблюдается при влажности, близкой к полнойполевой влагоемкости (Лунев, 1992).

Так, для трифлуралина значениеТ50 в сухой почве составило 100 суток, во влажной - 7 суток.Увеличениесодержаниявлагипонижаетадсорбционнуюспособность почвы, поскольку насыщение почвенных коллоидовмолекулами воды препятствует сорбции токсиканта. Наряду с этимобводнение почв приводит к созданию анаэробных (восстановительных)условий, при которых скорость инактивации многих гербицидов, а такжесама схема их разложения могут принципиально отличаться от таковыхпри доступе кислорода (Спиридонов, Каменский, 1970; “Разложениегербицидов”, 1971; Golab et al., 1979). В связи с этим детоксикация18гербицидов на типах почв, формирующихся в условиях гидроморфизма,может иметь свои особенности. Так, Спиридоновым и Каменским (1970)было показано, что скорость инактивации гербицида в глеевомгоризонте лугово-болотной почвы значительно выше, чем в гумусовомгоризонте,чтопозволилоавторамсделатьпредположениеопреобладающей роли восстановительных процессов в инактивацииатразина.

Golab с соавт. (1979), изучавшие различные аспекты поведениятрифлуралина в анаэробных и аэробных условиях, пришли к выводу, чтопри восстановительных условиях количество продуктов разложениятоксиканта значительно выше, чем в аэробных условиях; при этом ихфитотоксичность существенно ниже, чем фитотоксичность исходногосоединения.Сравнивать детоксицирующую способность почв, относящихся кразличнымтипам,правомерноприодинаковыхусловиях,устанавливаемых при проведении модельных опытов.

В этом случаеможно также более или менее точно определить ведущий фактор впроцессах инактивации токсиканта. В опытах Березовского и Немовой(1973), изучавших адсорбционную способность двух различных почв поотношению к атразину, был рассчитан коэффициент распределенияатразина между адсорбированной и растворенной формами. Притемпературе 20ОС и рН 5,6 коэффициент распределения был равен дляторфяной почвы 24,1-26,1, а для дерново-подзолистой - 1,1-1,4, чтосвидетельствуетозначительноболеевысокойпоглотительнойспособности органогенной почвы.Таким образом, характеризуя устойчивость различных почв поотношению к гербицидному загрязнению, необходимо учитыватьсвойства почв, обусловленные их типовой принадлежностью, и вособенности, показатели гумусного состояния, имеющие наибольшеезначение в поведении большинства гербицидов в почвенной среде.191.1.3. Влияние вида использования почв на их устойчивость поотношению к гербицидному загрязнениюИзучение поведения гербицидов в почвах, не нарушенныхсельскохозяйственной деятельностью, дает возможность выделить теособенности детоксикации, которые обусловлены действием толькоприродных факторов, а именно, типовой принадлежностью почв.

Этоважно для понимания основного механизма детоксикации гербицида взоне распространения конкретного типа почв. Однако свойства почв,подвергшихсясельскохозяйственнойхарактеризующихсясущественнымразличнойобразомагротехническихстепеньюменяются.приемовобработке,ктакжеокультуренности,Использованиеприводитанарушениюразнообразныхестественнойструктуры и сложения почвенных горизонтов, изменению условийаэрации, влажности и температурного режима, что в комплексе сприменением органических и минеральных удобрений, а также средствхимическойзащитырастенийнеоднозначносказываетсянамикробиологической активности почв и показателях их гумусногосостояния (Титова, Когут, 1991; Гамалей с соавт., 1994; Когут, 1996;Орлов с соавт., 1996).