Влияние обработки инсектицидами на некоторые физиолого-биохимические характеристики картофеля

Т.А. Лушникова, В.Е. Толчинская, Е.Н. Клявлина Курганский государственный университет, г. Курнан, Россия

ВЛИЯНИЕ ОБРАБОТКИ ИНСЕКТИЦИДАМИ НА НЕКОТОРЫЕ ФИЗИОЛОГО-БИОХИМИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ КАРТОФЕЛЯ

Аннотация: В последние годы уделяется большое внимание интенсификации агротехники возделывания сельскохозяйственных культур. С этой целью в растениеводстве широко используют удобрения, регуляторы роста и различные пестициды. При этом важно, чтобы используемые препараты были максимально безопасными для человека и окружающей среды. В работе изучалась специфику действия инсектицидов «Кора-до», «Молния», «Регент» на физиолого-биохимические показатели картофеля сорта «Розара». Проведенные исследования показали, что обработка этими инсектицидами повысила интенсивность фотосинтеза и дыхания, нетто-фотосинтез и чистую продуктивность фотосинтеза листьев растений картофеля. Обработка пестицидами способствовала увеличению содержания хлорофилла. На протяжении вегетации растения картофеля, обработанные препаратами «Корадо», «Молния», «Регент», отличались большей длиной, массой и площадью листьев побегов. Обработка растений инсектицидами позволяет снизить потери урожая. Проведенные нами исследования показали, что применение препаратов «Корадо», «Молния», «Регент» увеличивает число и массу клубней на растениях. Это в конечном итоге значительно повышает урожайность картофеля. Наибольшее стимулирующее влияние оказала обработка растений препаратом «Регент». Картофель - ценная продовольственная, кормовая и техническая культура. Его пищевую и кормовую ценность определяют углеводы и азотистые вещества. Проведенные исследования показали, что обработка растений инсектицидами «Корадо», «Молния» и «Регент» способствовала повышению уровня крахмала в клубнях картофеля. Наибольший скачок содержания крахмала наблюдался в клубнях растений, обработанных инсектицидом «Регент». Определение содержания белка в клубнях картофеля показало, что в результате обработки растений данный показатель пищевой ценности клубней несколько снизился. Однако отношение крахмал/белок под влиянием обработки инсектицидами повысилось. Этот показатель говорит об улучшении кулинарных качеств картофеля.

Ключевые слова: инсектициды, сорта картофеля, физи-олого-биохимические характеристики.

T.A.Lushnikova, B.E. Tolchinskaya, E.N. Klyavlina Kurgan State University, Kurgan, Russia

INSECTICIDE TREAMENT EFFECT ON PARTICULAR PHYSIOLOGICAL AND BIOCHEMICAL CHARACTERISTICS OF THE POTATO

Abstract: In the recent years a great attention is paid to intensification of agricultural technology of cultivating crops. For this purpose crop production uses fertilizers, growth regulators and various pesticides extensively. However, it is important that the applied chemicals should be safe for the man and his environment to the maximum possible extent. The work deals with the specific effects of insecticides such as Korado, Molniya, Regent on the physiological and biochemical characteristics of Rozara potatoes. The study has revealed that such insecticide treatment has raised photosynthesis and respiration intensity, net-photosynthesis and net productivity of potato leave photosynthesis. Insecticide treatment contributes to an increase of chlorophyll content. During its vegetation the potatoes processed by Korado, Molniya and Regent insecticide were distinguished by their length, weight and the foliage surface. Insecticide treatment of plants allows lowering yield losses. Our

study has revealed that the treatment by Korado, Molniya and Regent insecticides has raised the number and the weight of potato tubers. Finally, it considerably raises potato productivity. The greatest stimulating effect was produced by Regent insecticide treatment of the plant. The potato is a valuable food, fodder and industrial crop. Its food and fodder value is determined by carbohydrates and nitrogenous substances. The study has shown the treatment by Korado, Molniya and Regent insecticides has raised the level of starch in potato tubers. The highest increase in the starch content is observed in potato tubers processed by Regent insecticide. The test on protein content in potato tubers has shown that due to plant treatment this characteristic of food value has decreased a little. However, the starch - protein ratio under the influence of the insecticide treatment has increased. This characteristic speaks about improvement of cooking qualities of the potato.

Keywords: insecticides, potato types, physiological and biochemical characteristics

ВВЕДЕНИЕ

В последние годы уделяется большое внимание интенсификации агротехники возделывания сельскохозяйственных культур [9]. С этой целью в растениеводстве широко используют удобрения, регуляторы роста и различные пестициды. При этом важно, чтобы используемые препараты были максимально безопасными для человека и окружающей среды.

Цель настоящей работы: изучить специфику действия инсектицидов (на примере «Корадо», «Молния», «Регент») на физиолого-биохимические показатели картофеля сорта «Розара».

В связи с этой целью были поставлены следующие задачи:

1. Изучить влияние инсектицидов («Корадо», «Молния», «Регент») на показатели роста растений картофеля.

2. Изучить влияние инсектицидов («Корадо», «Молния», «Регент») на показатели фотосинтеза листьев картофеля.

3. Изучить влияние инсектицидов («Корадо», «Молния», «Регент») на показатели дыхания листьев картофеля.

4. Изучить влияние инсектицидов («Корадо», «Молния», «Регент») на урожайность и биохимический состав клубней картофеля.

МЕТОДИКА ИССЛЕДОВАНИЯ

Исследования проводились на базе агробиологической станции и лаборатории биохимии КГУ. В полевом опыте в каждом варианте растения в количестве 100 шт. высаживались на делянках квадратно-гнездовым методом, расстояние между гнездами составляло 50 см. Размещение делянок проводилось рендамезационным методом в трехкратной повторности. Обработка растворами инсектицидов («Корадо», «Молния», «Регент») в рекомендованной по инструкции концентрации проходила в фазу интенсивного роста побегов в период массового появления колорадского жука. Растения контрольного варианта опрыскивались водой. Таким образом, схема опыта включала варианты:

1. Контроль (обработка водой).

2. Обработка раствором препарата «Корадо» (1 мл/ 10л воды, расход до 5 - 10л/100м2).

3. Обработка раствором препарата «Молния» (2мл/10л воды, расход 5 - 10л/100м2).

4. Обработка раствором препарата «Регент» (5мл/ 10л воды, расход 10л/100м2).

Отметим некоторые характеристики изучаемых инсектицидов. Препарат «Корадо» (д.в. ВРК имидаклопри-да): не фитотоксичен, класс опасности - 3, высокоопасен для пчёл и рыб (1-й класс опасности); «Молния» (д.в. КЭ 50 г/л лямда-цигалотрина): класс опасности - 3, средне-опасный для пчёл (2-й класс опасности), высокоопасный

для рыб (1-й класс опасности); «Регент» (д.в. КЭ 25 г/л фепронила): класс опасности - 3, класс опасности для пчёл - 2, не токсичен для рыб. Все представленные инсектициды обладают контактным, кишечным и фумигант-ным действием по отношению к вредителю.

На протяжении периода вегетации проводилось измерение биометрических показателей: высоты, массы побегов, площади листьев, а также показателей интенсивности протекания физиологических процессов, анализировалось содержание крахмала и белка в клубнях картофеля. В работе использовался сплошной метод учета урожая. Полученные результаты подвергались статистической обработке [4].

РЕЗУЛЬТАТЫ И ОБСУЖДЕНИЕ

Известно, что рост и продуктивность сельскохозяйственных культур во многом зависят от показателей энергетического обмена. Важными сторонами энергетического обмена являются процессы фотосинтеза и дыхания [10]. В ходе фотосинтеза в зеленых листьях растений происходит трансформация энергии солнечного света в энергию химических связей органических соединений. При этом из СО2 и Н2О образуются сахара, которые идут на биосинтетические процессы роста растений [7].

Нами изучалось влияние инсектицидов «Корадо», «Молния», «Регент» на интенсивность фотосинтеза растений картофеля. Проведенные исследования показали (табл. 1), что обработка изучаемыми инсектицидами существенно повысила интенсивность фотосинтеза листьев растений картофеля. Наибольшее стимулирующее влияние оказала обработка растений препаратом «Регент».

Усиление интенсивности фотосинтеза приводит к повышению содержания сахаров в листьях растений. Образовавшиеся сахара могут использоваться как на ростовые процессы, так и в качестве дыхательного субстрата [3].

В связи с этим представляло интерес изучить влияние обработки препаратами «Корадо», «Молния» и «Регент» на интенсивность дыхания листьев картофеля. Проведенные исследования показали (табл. 1), что обработка инсектицидами способствовала повышению интенсивности дыхания листьев картофеля в период цветения.

Одновременно обработка препаратами способствовала повышению нетто-фотосинтеза (истинного фотосинтеза) и чистой продуктивности фотосинтеза. Наибольшими значениями данных показателей характеризовались растения картофеля, обработанные препаратом «Регент».

Таблица 1

Влияние инсектицидов на показатели фотосинтеза и дыхания побегов картофеля

Вариант Показатели фотосинтеза и дыхания

Интенсивность фотосинтеза, мгСО2/ г-ч Интенсивность дыхания, мгСО2/г-ч Нетто-фотосинтез, мгСО2/г-ч Чистая продуктивность фосинтеза, г /м 2 гс\х.в-ва'м

Контроль 1,47 ± 0,05 2,23 ± 0,05 3,7 ± 0,14 1,79 ±0,06

«Регент» 3,56 ± 0,08 3,73 ±0,01 7,29 ±0,25 6,92 ±0,10

«Молния» 2,34 ± 0,09 3,14 ±0,01 5,48 ±0,15 4,76 ±0,14

«Корадо» 2,20 ± 0,07 2,76 ±0,10 4,96 ±0,20 3,41 ±0,09

В литературе имеются данные, что более высокое содержание хлорофилла а коррелирует с повышением устойчивости картофеля к заболеваниям. Обработка изучаемыми пестицидами способствовала увеличению содержания хлорофиллов а и в.

Известно, что рост растения является интегральным показателем всех происходящих в растении процессов. В связи с этим нас интересовало проследить действие обработки инсектицидами «Корадо», «Молния» и «Регент» на рост растений картофеля. В качестве показателей роста нами проводилось измерение длины и массы побегов растений, а также размеров листьев. Анализ данных рис. 2

(О

е;

е; &

О

а о

ф

X

(О *

а ф Ч о

о

3 п

2,5 -

2 -

1,5 -

1 -

0,5 -

1,023

Контроль «Регент» «Молния»

вариант

Хлорофилл а

«Корадо»

Рис. 1. Влияние инсектицидов на содержание хлорофилла в листьях картофеля

0

показал, что на протяжении периода вегетации растения картофеля, обработанные препаратами «Корадо», «Молния», «Регент», отличались большей длиной побегов. При этом наибольшая длина побегов фиксировалась у растений картофеля, обработанных препаратом «Регент».

Одновременно растения этого варианта имели и большую массу побегов, а также площадь листьев (табл. 1). Так, в фазу цветения сырая масса побегов растений картофеля, обработанных препаратом «Регент», увеличилась в 3,7 раза, а площадь листьев на побеге - в 1,6 раза.

Таблица 2

Влияние инсектицидов на показатели роста побегов картофеля

Вариант Показатели роста

Сырая масса побега Сухая масса побега Площадь листьев на побеге

г % г % дм %

Контроль 2,30 ± 0,08 100 0,27 ± 0,01 100 0,52 ± 0,01 100

«Регент» 8,50 ± 0,31 370 0,80 ± 0,03 296 0,83 ± 0,04 160

«Молния» 5,80 ± 0,21 252 0,57 ± 0,01 211 0,68 ± 0,02 131

«Корадо» 3,90 ± 0,18 170 0,42 ± 0,01 156 0,65 ± 0,01 125

Общие потери урожая от вредителей, болезней и сорняков в мире составляют 34% от потенциально возможного урожая, кроме того, значительно снижается качество продукции. Обработка растений инсектицидами позволяет уменьшить потери урожая. Проведенные нами исследования показали, что применение препаратов «Корадо», «Молния», «Регент» увеличивает не только число клубней на растение, но и их массу (табл. 3).

Это в конечном итоге значительно повышает урожайность картофеля. Важно отметить, что повышение урожайности картофеля в опытных вариантах происходило на фоне стимуляции процессов энергетического

обмена (фотосинтеза и дыхания) и роста растений. Наибольшее влияние при этом оказала обработка растений препаратом « Регент». В литературе отмечается, что формированию большого урожая способствует более интенсивный и длительный процесс фотосинтеза [1].

Таблица 3

Влияние инсектицидов на показатели урожайности картофеля

Вариант Показатели урожайности

Число клубней на растение Средняя масса одного клубня Средняя масса клубней на растение

шт. % г. % г. %

Контроль 7 ± 1 100 125,7 ± 5,2 100 879,9 ± 40,4 100

«Регент» 13 ± 2 186 250,0 ± 10,4 199 3250 ± 150,0 369

«Молния» 10 ± 2 143 183,5 ± 8,6 146 1835,0 ± 80,4 208

«Корадо» 10 ± 2 143 169,6 ± 6,4 135 1696,0 ± 80,2 193

Картофель является ценной продовольственной, кормовой и технической культурой. Его пищевую и кормовую ценность определяют в первую очередь углеводы и азотистые вещества. Содержание крахмала является важным показателем качества клубней, который занимает наиболее значимую по весу часть этого видоизмененного побега. При этом крахмал - важное запасное вещество и поставщик энергообразующих метаболитов в питании человека и животных. Содержание крахмала в клубнях картофеля достигает 18,2 %. Причем содержание крахмала в клубнях картофеля зависит от сортовых особенностей, почвенно-климатических условий произрастания, агротехники возделывания [2]. Проведенные нами исследования показали, что обработка растений изучаемыми инсектицидами «Колорадо», «Молния» и «Регент» способствовала повышению уровня крахмала в клубнях картофеля. Наибольший скачок содержания

45 40

35 H

i зо

к

ю 25 о н о

л 20

Ei 15

10 5 0

-1-1-1-1

бутонизация начало цветения конец цветения плодоношение

фаза онтогенеза

контроль —ь - "регент"

молния" —«

корадо"

Рис. 2. Влияние инсектицидов на длину стеблей картофеля

крахмала наблюдался в клубнях растений, обработанных инсектицидом «Регент» (рис.3).

Большая часть азотистых веществ клубней картофеля представлена белками. На практике для оценки количества белков общего содержания азотистых веществ используют такой показатель, как «сырой протеин». Среднее содержание сырого протеина в клубнях картофеля составляет 1,5 - 2,0 % сырой массы [2]. Несмотря на то, что картофель считают культурой, содержащей низкое количество белка, при урожайности клубней 150 - 200 ц/га он может дать 300 - 400 кг сырого протеина. Такое же количество протеина с гектара дает зерно пшеницы при содержании сырого протеина в зерне 15% и урожайности зерна 20 - 25 ц/га. Большая часть белков картофеля представлена глобулинами (50 - 60 %), 20 - 30 % - альбуминами и 15 - 20 % - глютенинами. Белки картофеля сбалансированы по составу незаменимых аминокислот, поэтому имеют высокую биологическую ценность. По отношению к белкам куриного яйца биологическая ценность белков картофеля равна 85 % [5, 8]. Определение содержания белка в клубнях картофеля показало, что в результате об-

>5 О

X >

о н о

16,5 п

16

15,5 -

л

га 3 15 2 о

х 2

га га

£ 14,5

а>

X

га £ а а> Ч о о

14 -

13,5

13

16,07 -I-

14,17

работки растений данный показатель пищевой ценности клубней несколько снизился (рис.4).

Содержание белков в клубнях оказывает влияние на кулинарные свойства картофеля, при этом важное значение имеет соотношение между белками и крахмалом. Хорошие кулинарные качества имеет картофель, у которого отношение крахмал/белки находится в предела от 12 до 16 [5, 9]. Несмотря на некоторое снижение содержания белка в клубнях картофеля опытных вариантов отношение крахмал/белок под влиянием обработки инсектицидами повысилось. Так, например, отношение крахмал/белок под влиянием обработки препаратом «Регент» увеличилось с 7,4 до 11,2, а под влиянием обработки инсектицидом «Молния» возросло до 15,9.

ВЫВОДЫ

Таким образом, анализ полученных данных позволяет сделать следующие выводы:

1. Применение инсектицидов «Корадо», «Молния» и «Регент» способствует не только защите растений картофеля от колорадского жука, но и повышает интенсивность

15,56

14,64

контроль

регент" " молния"

вариант

корадо"

Рис. 3. Влияние инсектицидов на содержание крахмала в клубнях картофеля

га х

Ф I-О

э- 3

с о

О & 1_ га

о 2

-О о

о

ф 2

Я*

ср ф

ч о о

2,5

т 2 -

1,5 -

* 1 -

0,5-

0

1,68

0,98

контроль

'регент"

п---1-

"молния" "корадо'

вариант

Рис. 4. Влияние инсектицидов на содержание сырого протеина в клубнях картофеля

физиологических процессов, протекающих в растениях.

2. Обработка изучаемыми инсектицидами способствует повышению количества хлорофилла, интенсивности фотосинтеза и дыхания листьев картофеля.

3. Данные инсектициды способствуют усилению роста растений картофеля.

4. Использование инсектицидов «Корадо», «Молния» и «Регент» повышает урожайность и качество клубней картофеля.

5. Из используемых инсектицидов наибольшее стимулирующее влияние на интенсивность физиологических процессов оказала обработка растений препаратом «Регент».

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Андрианова Ю.Е., Тарчевский И.А Хлорофилл и продуктивность растений. - М.: Наука, 2000. - 136 с.

2. Власюк П.А, Власенко Н.Е., Мицко В.Н. Химический состав картофеля и пути улучшения его качества. - Киев: Наукова думка, 1979. - 196 с.

3. Головко Т.К. Дыхание растений (физиологические аспекты). - СПб.: Наука, 1999. - 204 с.

4. Доспехов Б.А. Методика полевого опыта (с основами статистической обработки результатов исследований). - М.: Колос, 1965. - 423 с.

5. Нечаев А.П., Траунберг С.Е., Кочеткова А.А. и др. Пищевая химия. - СПб.: Гиорд, 2007. - 640 с.

6. Писарев Б. А. Книга о картофеле. - М.: Московский рабочий, 1977. - 232 с.

7. Полевой В.В. Физиология растений. - М.: Высш. школа, 1989. - 464 с.

8. Рогов И.А., Антипова Л.В., Дунченко Н.И. и др. Химия пищи. Кн. 1. Белки: структура, функции, роль в питании. - М.: Колос, 2000. - 384 с.

9. Третьяков Н.Н., Кошкин Е.И., Макрушин Н.М. и др. Физиология и биохимия сельскохозяйственных растений. - М.: Колос, 1998. - 640 с.

10. Якушкина Н.И. Энергетический обмен и рост растений.

// Особенности гормональной регуляции процессов обмена и темпов роста растений. - М.: Изд-во МОПИ им. Н.К.Крупской, 1983. - С. 3 - 11.

Т.А. Федорова

Курганский государственный университет, г. Курган, Россия

ПРОБЛЕМЫ ЗАГРЯЗНЕНИЯ АТМОСФЕРНОГО ВОЗДУХА В КУРГАНЕ И ПУТИ ИХ РЕШЕНИЯ

Аннотация: Рассмотрены проблемы загрязнения атмосферного воздуха в городе Кургане и предложены пути их решения. Ключевые слова: загрязнение атмосферного воздуха.

T.A. Fedorova

Kurgan State University, Kurgan, Russia

PROBLEMS OF ATTMOSPHERIC AIR POLLUTION IN KURGAN AND THE WAYS OF THEIR SOLUTION

Abstract : The article deals with the problems of atmospheric air pollution in Kurgan and offers the ways of their solution. Keywords: atmospheric air pollution.

Загрязнение атмосферного воздуха остается одним из ведущих факторов окружающей среды, оказывающих негативное влияние на здоровье населения. Атмосферный воздух кроме азота, кислорода, углекислого газа содержит в разных количествах множество других веществ.

Первые относятся к составляющим атмосферы, вторые ее загрязняют.

Под атмосферным загрязнением мы понимаем присутствие в воздухе различных газообразных и твердых веществ, которые оказывают неблагоприятное влияние на живые организмы и растительность, ухудшают их жизненные условия или наносят материальный ущерб. Уровень загрязнения атмосферы в Кургане превышает показатели в Карабаше и Нижнем Тагиле. По данным ГУ «Курганского центра по гидрометеорологии и мониторингу окружающей среды» в 1990-х годах индекс загрязнения атмосферы достигал 30 единиц при норме 5, в 2001-2005 годах снижался, но оставался высоким. Заметное снижение уровня загрязнения воздуха произошло в 2007 году - до 14,5 единиц.

Загрязнение атмосферы может быть связано с естественными процессами: пыльными бурями, лесными пожарами. В условиях города оно создается, как правило, в результате производственной деятельности человека (антропогенно).

Источниками антропогенного загрязнения воздуха в г. Кургане являются дымовые трубы промышленных предприятий, котельных, автомобильный и железнодорожный транспорт, авиация.

Выбросы бывают организованными и неорганизованными.

Выбросы, поступающие из труб промышленных предприятий, являются специально направленными, организованными. До того как поступить в трубу они проходят через очистные сооружения, в которых осуществляется поглощение части вредных веществ. Из окон, дверей, вентиляционных отверстий производственных зданий в атмосферу поступают неорганизованные выбросы.

Выбросы делятся на высокие и низкие. Высокие выбросы, как правило, осуществляются через трубы и, следовательно, являются организованными. Низкие выбросы чаще бывают неорганизованными, к ним относятся также выбросы, производящиеся из труб мелких котельных, печных труб и автомобильные выхлопы. Выбросы из высоких источников «разбавляются» в большом объеме атмосферного воздуха, поэтому создаваемое ими загрязнение обычно невелико. Разбавлению выбросов способствуют также метеорологические условия. Низкие выбросы, поступая в атмосферу сразу же оказываются в слое жизнедеятельности и слабо разбавляются в атмосфере. Поэтому низкие источники чаще являются виновниками неблагоприятной экологической обстановки в городе.

Целью нашего исследования является изучение состояния атмосферного воздуха и выявление основных его источников загрязнения, а также определение воздухо-охранных мероприятий.

В качестве задач нами предполагалось установить основные причины загрязнения в каждом районе, выявить предприятия, являющиеся основными виновниками загрязнения атмосферы, и определить пути уменьшения уровня загрязнения воздуха.

В работе анализировалось состояние атмосферного воздуха в урбанизированных ландшафтах города Кургана: п. Энергетиков, северо-восток, северо-запад, центр, п. Рябково, мкр-н Заозерный, п. Восточный.

В результате проведенных исследований были сделаны выводы, что основными загрязняющими веществами в выбросах являются твердые частицы (пыль, сажа, металлы) и газообразные вещества (окись углерода, двуокись серы, окислы азота). Перечисленные так называемые основные загрязняющие вещества содержатся в выбросах почти каждого источника. Тепловые электро-