ПРИМЕНЕНИЕ МОНТМОРИЛЛОНИТА ДЛЯ ДЕТОКСИКАЦИИ ПОЧВ, ЗАГРЯЗНЕННЫХ ГЕРБИЦИДАМИ
APPLICATION OF MONTMORILLONIT FOR DETOXIFICATION OF SOILS CONTAMINATED WITH HERBICIDES

Изобретение относится к сельскому хозяйству, конкретно к проблеме в агрохимии, связанной с преодолением фитотоксического действия остатков гербицидов в почвах на культурные растения.
Среди негативных факторов, влияющих на урожайность сельскохозяйственных культур в нашей стране, сорная растительность занимает ведущее место. Гербициды являются единственным реальным способом борьбы с сорняками в промышленных масштабах. При этом гербициды не обладают абсолютной избирательностью действия по отношению к сорнякам, вследствие чего остатки гербицидов в почве могут нанести серьезный урон культурным растениям. Такая проблема возникает, например, после применения для обработки зерновых культур широко распространенных гербицидов сульфонилмочевинового ряда. Высочайшая активность этого класса гербицидов, сочетающаяся с их стабильностью в нейтральных и щелочных почвах, приводит к значительным потерям урожая большинства культурных растений, следующих в севообороте за зерновыми. Для снижения фитотоксического действия сульфонилмочевин в почве могут быть использованы два подхода: предпосевная обработка семян средствами, которые являются антидотами (сейфнерами, индукторами устойчивости) сульфонилмочевин, или внесение в почву сорбентов [Чкаников Н.Д., Спиридонов Ю.Я., Халиков С.С., Музафаров A.M. INEOS OPEN, 2019, 2 (5), 72-79].
Наилучшие результаты получены при заблаговременном внесении в почву за 6 недель перед посевом цеолитов на основе клиноптилолита в невысоких дозах (100-250 кг/га) [Чкаников Н.Д., Спиридонов Ю.Я. Патент РФ №2759603 (2021)]. (Внесение цеолитов непосредственно перед посевом не только не дает положительного результата, но, напротив, приводит к некоторому подавлению развития растений [Спиридонов Ю.Я., Чкаников Н.Д., Пастухов А.В., Ильин М.М. (мл.), Спиридонова И.Ю. Агрохимия, 2021, (10), 81-88].) Недостатком этого эффективного способа детоксикации почв, выбранного в качестве прототипа, является необходимость заблаговременного внесения цеолита в почву.
Задачей настоящего изобретения является разработка эффективного и доступного детоксиканта для нейтрализации фитотоксического действия гербицидов сульфонилмочевинового ряда, не требующего длительной предварительной экспозиции в почве и обладающего выраженным ростстимулирующим действием на культурные растения.
Поставленная задача решается применением для детоксикации почв, загрязненных гербицидами сульфонилмочевинового ряда, в частности метсульфурон-метилом, монтмориллонита, вносимого в почву в дозе 100-200 кг/га в виде суспензии в воде за сутки до посева, что сопровождается стимуляцией роста посеянных растений. Эффективность монтмориллонита подтверждена на примере зерново-подзолистой почвы и тест-растений ярового рапса и кукурузы.
2
Монтмориллонит (МРТ) - глинистый материал, относящийся к группе смектитов подкласса филлосиликатов. Главной особенностью монтмориллонита, обусловленной строением его кристаллической решетки, является способность к адсорбции различных ионов, в основном катионов, а также к ионному обмену. Наличие изоморфных замещений, огромная удельная поверхность (до 600-800 м/г) и легкость проникновения ионов в межпакетное пространство обеспечивают значительную емкость катионного обмена монтмориллонита. Монтмориллонит - экологически безопасный материал. Не менее 70% его входит в состав бентонитовых глин, которые расположены по всему миру. В России в настоящее время разрабатываются: месторождение монтмориллонитовых глин «Гарпегеж» (Кабардино-Балкария); Зырянское месторождение бентонитов (Урал); месторождение бентонитов «10-й Хутор» (Хакасия). Монтмориллонит - ценное полезное ископаемое, которое с давних пор активно используется людьми благодаря своим адсорбционным и омыляющим свойствам. Бентонитовые глины широко применяются в нефтяной, текстильной, резиновой, мыловаренной, бумажной, пищевой, косметической промышленности, для очистки воды, при изготовлении лекарств.
В сельском хозяйстве бентонит эффективно используется при производстве комбикормов, в качестве подстилки для животных, для мелиорации почвы. Агрохимическим результатом взаимодействия бентонита с почвой является оптимизация ее питательного режима и увеличение урожайности основных сельскохозяйственных культур [Козлов В.В., Куликова А.Х., Уромова И.П. Бюллетень почвенного института им. В.В. Докучаева, 2019, (96), 86-112]. Например, внесение бентонита под озимую пшеницу в дозе 7,5 т/га приводит к увеличению урожайности на 15,1% [Агафонов Е.В., Цыганков А.В., Турчин В.В., Громаков А.А. Агрохимический вестник, 2013, (3) 22-24]. Для повышения урожайности подсолнечника на 21,7% потребовалась доза бентонита 10 т/га [Громаков А.А., Скуратов Н.С., Горячев В.П. Научный журнал НубГАУ, 2012, вып. 10 (84), 1-10]. Таким образом, эффективность применения бентонитовых (монтмориллонитовых) глин в растениеводстве продемонстрирована для высоких доз. Хозяйственное значение подобного способа увеличения урожая невелико не только за счет большого количества используемой бентонитовой глины, но и за счет затрат на процедуры, связанные с ее транспортировкой и внесением в почву.
Сведения о возможности детоксикации монтмориллонитом почв, загрязненных гербицидами, отсутствуют.
Для определения эффективности применения невысоких доз монтмориллонита для решения поставленных задач детоксикации почв, содержащих остатки сульфонилмочевиновых гербицидов, использованы монтмориллонит K-10 (Sigma-Aldrich) и зерново-подзолистая почва, а в качестве сельскохозяйственных тест-культур выбраны яровой рапс и кукуруза - важные культуры, реально использующиеся в севообороте после зерновых, на которых широко применяются сульфонилмочевины, в частности метсульфурон-метил.
Общая методика проведения экспериментов
Дерново-подзолистую почву обрабатывали с помощью лабораторного опрыскивателя гербицидом Зингер, СП (содержит в качестве действующего вещества 60% метсульфурон-метила) в дозе 0,4 (рапс) или 2,0 (кукуруза) г/га. Затем спустя сутки в обработанную и не обработанную гербицидом почву вносили суспензию монтмориллонита в воде в дозе 100 или 200 кг/га. В качестве контроля использовали чистую почву или почву с внесенным в нее гербицидом Зингер, СП. Почву распределяли в вазоны вместимостью 600 г и через сутки после внесения МРТ проводили посев тест-растений. Повторность опыта 5-кратная для каждого варианта.
Выращивание тест-растений осуществляли в контролируемых условиях лаборатории искусственного климата (ЛИК) фирмы "Фетч" (ФРГ) во Всероссийском научно-исследовательском институте фитопатологии (ВНИИФ): влажности воздуха в камере 70%, длительности дня 16 ч, ночи 8 ч, освещенности днем 20 тыс.лк, температуре воздуха днем 25°С, ночью 16°С; влажность почвы поддерживали на уровне 60% от полевой влагоемкости путем ежедневного полива каждого вегетационного сосуда водопроводной обессоленной водой. Через 26 (рапс) или 18 (кукуруза) суток надземную массу тест-растений взвешивали. Результаты экспериментов на яровом рапсе и кукурузе представлены в табл. 1 и 2.
Анализ данных, представленных в табл. 1, показывает, что внесение в почву перед посевом монтмориллонита K-10 в дозах 100 и 200 кг/га приводит не только к полной нейтрализации фитотоксического действия гербицида, которое составляет -35,6%, но и к стимуляции роста растений рапса (до 13 и 51% по массе по сравнению с контролем без внесения гербицида при использовании соответственно 100 и 200 кг/га монтмориллонита). В случае растений, которые выращены на чистой (не загрязненной гербицидами) почве, предпосевная экспозиция почвы с монтмориллонитом приводит к увеличению надземной части растений на 64-78%, т.е. наблюдается мощное ростстимулирующее действие.
Другой пример стимулирующего действия МРТ на растения демонстрирует эксперимент на кукурузе (табл.2).
В этом случае увеличение массы растений составляет почти 100% на фоне применения гербицида, которое приводит к подавлению растений на 19,4% в отсутствие МРТ.
Следует отметить чрезвычайно низкую эффективную дозу монтмориллонита (100-200 кг/га), которым обрабатывают почву всего за сутки перед посевом, что создает реальную перспективу применения настоящего изобретения в сельском хозяйстве.
Техническим результатом заявляемого изобретения является применение доступного и экологически безопасного монтмориллонита для нейтрализации токсического действия остатков гербицидов сульфонилмочевинового ряда в почвах в сочетании со значительной стимуляцией роста и развития культурных растений.