Детоксицирующая способность почв и выделенных из них гуминовых кислот по отношению к гербицидам (1098309), страница 12
Текст из файла (страница 12)
При этом содержание органического вещества в Пдог было науровне черноземов - 4,8%, однако данной почве была присущанаименьшая степень гумификации: содержание ГК в ней составило 24%.Полученный факт может свидетельствовать о существенной роли ГК вснижении токсичности гербицида, что было ранее отмечено на примеречерноземных почв.
В целом, для всех типов почв токсичность гербицидабыла выше на окультуренных вариантах - длина корней составила всреднем 45% от контроля, чем на целинных - 53% от контроля (прикоэффициенте вариации 4.6%).Как показало сравнение величины суммарной детоксицирующейспособности (SD) исследованных почв (рис. 9), типовая принадлежностьпочв в целом не играла существенной роли в формировании их73D,%100Дерново-подзолистыелеспахог80604020001001D,%24812Серые лесныелеспахТСлес8060402000124812ЧерноземыD,%100типоблуг80604020001248Доза трифлуралина, мг/кг почвы12Рис.8.
Зависимость тест-отклика от дозы внесения трифлуралина наисследуемых почвах, где D,% - длина корней проростковпшеницы при различных дозах внесения гербицида.74детоксицирующего потенциала по отношению к трифлуралину. В тожевремя наблюдалось снижение детоксицирующей способности почв,вовлеченных в сельскохозяйственное использование, по сравнению с ихцелинными вариантами.SD,%60 Пд лесПд пах50Пд ог40СЛлесЧобТСлесЧтипЧлугСЛпах3020100Рис.
9. Суммарная детоксицирующая способность (SD) исследуемыхпочв по отношению к трифлуралину.Корреляционный анализ данных по детоксицирующей способности почви их химическим характеристикам (табл. 1 и 2) не показал наличиязначимых взаимосвязей между коррелируемыми параметрами.Такимобразом,полученныерезультатынепозволилисделатьоднозначного вывода о влиянии типа почвы, содержания и составаорганическоговеществанаспособностьпочвдетоксицироватьтрифлуралин.Препараты ГК.Изучение детоксицирующей способности выделенных препаратов ГКпроводилось на нейтральном субстрате - агриперлите, что позволялоисключить влияние различных факторов, характерных для почвеннойсреды, на взаимодействие “ГК-гербицид” и изучить это взаимодействиев “чистом” виде. Данный эксперимент давал возможность оценитьдетоксицирующую способность ГК по отношению к трифлуралину и ее75зависимостьотструктурныхпараметровГК.Дляэтойцелирегистрировали тест-отклик - длину корней проростков - при пятипоследовательно возрастающих концентрациях ГК (10, 25, 50, 100, 200мг/кг субстрата) в условиях постоянной концентрации гербицида (0,5мг/кг субстрата).
Для учета влияния самих ГК на рост корнейрегистрировали тест-отклик в присутсвии тех же концентраций ГК, нобез гербицида. Опыт проводили на нейтральном субстрате - перлите дляисключения мешающих факторов.Токсикологическийэкспериментсиспользованиемвыделенныхпрепаратов ГК показал (рис. 10), что детоксицирующие свойствабольшинства ГК (за исключением Пдлес и СЛлес) проявлялись при дозахвнесения от 10 до 50 мг/кг субстрата. При этом ГК целинных дерновоподзолистыхисерыхлесныхпочвпрактическинеобладалидетоксицирующим действием по отношению к трифлуралину во всехисследованных дозах. ГК распаханных вариантов снижали токсическийэффектна10-15%,характеризовалисьтогданаиболеекакГКвысокимпочвчерноземногозначениемрядакоэффициентадетоксикации (D) и в дозах 100-200 мг/кг субстрата снижалитоксичность гербицида в среднем на 50%.Сравнение суммарной детоксицирующей способности (SD) препаратовГК по отношению к трифлуралину (рис. 11) позволило выявитьулучшение детоксицирующих свойств ГК при переходе от целинноговарианта почвы к распаханному и от типа дерново-подзолистых почв кчерноземам.Дляустановлениявзаимосвязеймеждудетоксицирующейспособностью ГК и их структурными параметрами был проведенкорреляционный анализ между блоком структурных данных,76D,%80Дерново-подзолистыеПд лесПд пахПд ог6040200-2080010D,%2550100200Cерые лесныеСЛлес60СЛпах40200-20010D,%2550100Черноземы80200ЧтипЧлуг60402000102550100Доза ГК, мг/кг субстрата200Рис.
10. Детоксицирующая способность ГК, выделенных из исследуемыхпочв, по отношению к трифлуралину в зависимости от дозывнесения ГК (доза трифлуралина -- 0.5 мг/кг субстрата).77приведенных в табл. 3 и 4, и величиной SD. Полученные результатыпозволили установить наличие тесной взаимосвязи (r=0.95, P=95%)междуиSDобогащенностьюмолекулыГКароматическимифрагментами. Кроме того, наблюдалась значительная отрицательнаякорреляция (r=-0.85, P=95%) между SD и отношением Н/С, что являетсядополнительнымподтверждениемважноговкладаароматическихфрагментов во взаимодействие между молекулой ГК и трифлуралином.60SD,%50Члуг40Чтип30СЛпах2010Пд лесПд пах Пд огСЛлес0Рис.
11. Cуммарная детоксицирующая способность (SD) препаратов ГКпо отношению к трифлуралину.Таким образом, детоксицирующая способность выделенных ГК поотношениюктрифлуралинузависелаотихобогащенностиароматическими фрагментами по сравнению с алифатическими иувеличивалась с ростом этого показателя при переходе от дерновоподзолистых почв к черноземам и от целинного варианта почвы краспаханному.В целях объяснения полученных результатов следует обратиться крассмотрениюспецификистроенияГК,обуславливающейихреакционную способность по отношению к гербицидам.Так, особенностью химического строения ГК является присутствие в ихмолекуле как собственно "гуминового каркаса" - ароматическогоуглеродного скелета, замещенного алкильными и функциональными78группами, так и обширной периферии, представленной фрагментамиполисахаридного и полипептидного характера (Ziechmann, 1980; Орлов,1992).
При этом соотношение "каркасной" и периферийной части вмолекулах ГК существенно зависит от условий их формирования иможет рассматриваться как один из диагностических признаков,позволяющих судить об источнике происхождения ГК. Известно,например, что в условиях черноземных почв с присущей им высокоймикробиологической активностью формируются ГК с более развитойкаркасной частью, обогащенные ароматическими фрагментами, тогдакак для дерново-подзолистых почв, где процессы биодеградации нестоль интенсивны, характерно формирование ГК с более развитойалифатической периферией, образуемой карбогидратно-протеиновымкомплексом (Орлов, 1990). Повышение степени окультуренностидерново-подзолистых почв способствует увеличению содержания ГК всоставе гумуса и формированию ГК с укрупненной ароматическойчастью (Аммосова, Балаганская, 1991; Орлов с соавт., 1996).В силу принципиального различия химической природы каркасной ипериферийной части можно ожидать, что от их соотношения будетзависеть характер и сила проявляемой реакционной способности ГК.При этом ГК с обширной периферийной частью (ГК торфов, тундровых,дерново-подзолистых, серых лесных и ряда других почв) будутхарактеризоваться повышенной способностью к гидролитическим иокислительнымпревращениям,типичнымдляполисахаридно-полипептидного комплекса.
В то же время для ГК с развитой каркаснойчастью, обогащенной ароматическими структурами с карбоксильными,гидроксильными, карбонильными и другими заместителями, можноожидать более высокой реакционной способности в отношении металлови органических соединений с образованием внутри- и межмолекулярныхкомплексов.79Установленную высокую зависимость детоксицирующих свойств ГК отстепениароматичностиихмолекулможнорассматриватькакподтверждение справедливости высказанной выше гипотезы о ведущейроли каркасной части ГК во взаимодействиях с органическимисоединениями,сопровождающихсямежмолекулярныхπ-π--комплексов.обладаетярко-выраженнымиобразованиемТак,молекулаакцепторнымислабыхтрифлуралинасвойствами,которыеобусловлены наличием в ароматическом кольце данного гербицидасильныхакцепторныхтрифторметильнойзаместителей:группы;придвухэтомнитродонорныеиоднойсвойстватрехзамещенного азота анилиновой группы трифлуралина существенноослаблены из-за пространственных затруднений.
По сравнению сописанной молекулой гербицида, ароматическая система ГК имеетгораздо более высокую электронную плотность и может выступать поотношению к акцепторному кольцу трифлуралина в качестве донора.Способность ГК проявлять акцепторные или донорные свойства взависимости от реакционной способности партнера теоретическиобоснована и подтверждена в работах Kress & Ziechmann (1977),Ziechmann (1980).
В результате протекания данного взаимодействиямогут образовываться межмолекулярные π-π-комплексы “трифлуралин ГК” и, как следствие, будет происходить снижение гербициднойактивности трифлуралина (Perminova et al., 1997). При этом, чем болееразвита ароматическая система ГК, тем выше будет их связующая и,соответственно,детоксицирующаятрифлуралину,чтоспособностьудовлетворительнопо отношению кобъясняетрезультатыпроведенного эксперимента.Для выявления роли ГК в процессах детоксикации трифлуралина вусловиях почвенной среды были сопоставлены ряды почв и ГК,80расположенныхповозрастаниюсуммарнойдетоксицирующейспособности (SD) по отношению к трифлуралину:почвы:СЛпах ≤ ПДог < СЛлес ≤ Чтип ≤ ПДпах ≤ ПДлес ≤ Члуг.ГК:ПДлес ≤ СЛлес ≤ ПДпах ≤ ПДог < СЛпах << Чтип < Члуг.Несовпадение приведенных последовательностей показало, что вусловиях почвенной среды содержание органического вещества и егокачественный состав не являются определяющими факторами впроцессах детоксикации трифлуралина, т.е.
ГК в почве не проявляютзначительной химической активности по отношению к трифлуралину.По-видимому, это связано со слабостью межмолекулярного донорноакцепторного взаимодействия между трифлуралином и ГК и егозависимостью от условий почвенной среды, в которых протекает данноевзаимодействие.3.2.2. Детоксицирующая способность почв и препаратов ГК поотношению к атразинуИсследование детоксицирующей способности почв и препаратов ГК поотношению к гербициду другого химического класса - атразинупредставлялоинтересв связи сразличиями в процессах еготрансформации (по сравнению с трифлуралином) под воздействиемфакторов почвенной среды. Химическая структура данного соединенияобуславливалавозможностьосуществлениянетолькодонорно-акцепторного, но и водородного связывания между молекулами ГК игербицида.Для регистрации гербицидной активности атразина, ингибирующегопроцессыфотосинтеза,напочвахпроводилилабораторно-вегетационный опыт, где тест-откликом являлась наземная воздушносухая биомасса растений пшеницы.
В токсикологическом экспериментена препаратах ГК использовали альгологическое биотестирование, где81тест-откликомявляласьфотосинтетическаяактивностьводорослиChlorella vulgaris.Почвы.Для изучения детоксицирующей способности исследуемых почв поотношению к атразину использовали лабораторно-вегетационный опыт,позволяющий оценить детоксицирующие свойства различных почв вусловиях модельного эксперимента при внесении 3-х доз гербицида (израсчета 1, 2, 4 кг/га). Проведенное исследование позволило выявить какналичие общей тенденции улучшения детоксицирующих свойств почвпо отношению к атразину с повышением содержания в почвеорганического вещества и гуминовых кислот в его составе, так инекоторые особенности.Так, результаты лабораторно-вегетационного опыта показали, что длясерыхлесныхпочв(заисключениемтемно-серойлесной)иокультуренных вариантов дерново-подзолистой (рис.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
