Влияние различных сочетаний гербицидов на показатели плодородия агрогенных почв

Вестник ДВО РАН. 2010. № 4

УДК 631.417.2

Л.Н.ПУРТОВА, Н.М.КОСТЕНКОВ

Влияние различных сочетаний гербицидов на показатели плодородия агрогенных почв

Исследованы изменения в гумусово-энергетических показателях агрогенных почв при применении различных гербицидов. Установлено, что в посевах сои перспективно применение фабиана и его сочетаний — «фабиан + миура», «корсар + миура», в посевах зерновых культур — «магнум + диален супер», «магнум + гербитокс».

Ключевые слова: гербициды, агрогенные почвы, гумус, гуминовые кислоты, энергозапасы почв.

Influence of different combinations of herbicides on the indices of fertility of agrogenic soils. L.N.PURTOVA.,

N.M.KOSTENKOV (Institute of Biology and Soil Science, FEB RAS, Vladivostok).

Changes of humus-energy indices of agrogenic soils under the effect of different herbicides are investigated. It is established that fabian and its combinations — «fabian+miura», «korsar+ miura» — are efficient for soya cultivation, whereas «magnum + dialen super» and «magnum + gerbitoks» are good for cereal crops.

Key words: herbicides, agrogenic soils, humus, humic acids, energy reserves of soils.

Влияние гербицидов на микрофлору почв исследовано достаточно полно [8—10, 14, 18, 19]. В частности, установлено, что они вызывают отклонение от нормы показателей биологической активности почв - интенсивности дыхания, активности ферментов, общей численности микроорганизмов. Все это влияет на процессы гумификации органического вещества и накопления гумуса. Гумусовые вещества почв выполняют активную функцию в инактивации токсического действия гербицидов за счет процессов сорбции их гумусовыми кислотами. При этом гумусовые вещества не выводят из почвы гербициды, и продолжительность пребывания последних в почве объясняется их способностью образовывать устойчивые продукты взаимодействия с гумусовыми веществами [4]. В процессе минерализации почв гербициды могут включаться в другие компоненты гумуса и, соответственно, проникать в сельскохозяйственные культуры [6].

В Приморском крае потери урожая из-за сильной засоренности полей достигают 3035% [15], в связи с чем для борьбы с сорной растительностью наряду с агротехническими методами применяют гербициды. Однако в связи с изменением процессов трансформации органического вещества почв при их использовании процессы гумусонакопления и минерализации органического вещества протекают по-разному. Это, в свою очередь, отражается на энергетических показателях почв: 1) запасах энергии, связанной с содержанием гумуса; 2) соотношении затрат энергии, идущей на почвообразование, и энергии, аккумулированной в гумусе. Данный показатель, который дает представление об изменении гумусообразовательного процесса в целом, ранее при изучении влияния гербицидов на процессы гумусонакопления не рассматривался.

Основная цель работы - исследование изменений в гумусово-энергетических показателях агроземов темногумусовых при применении гербицидов в посевах сои и зерновых культур.

ПУРТОВА Людмила Николаевна - доктор биологических наук, ведущий научный сотрудник, КОСТЕНКОВ Николай Максимович - доктор биологических наук, заведующий лабораторией (Биолого-почвенный институт ДВО РАН, Владивосток). E-mail: Purtova@ibss.dvo.ru

В задачу исследований входило:

1. Изучение в динамике гумусообразовательного процесса и энергетических параметров почв при применении гербицидов.

2. Исследование последействия гербицидов на гумусово-энергетические показатели почв и разработка рекомендаций наиболее оптимальных вариантов их применения.

Объекты и методы исследований

Предметом изучения служили агроземы темногумусовые по современной классификации [5], составляющие основной пахотный фонд Приморского края. Этим почвам свойственна кислая реакция среды (рНКС1 4,8), невысокое содержание гумуса (3,75%), значительные величины гидролитической кислотности (5,4 мг/экв на 100 г почвы), высокая степень насыщенности основаниями (72%). Опыты проводились на полях ПримНИИСХ (пос.Тимирязевский Приморского края) в специально заложенном полевом опыте в посевах сои по схеме: без обработок (контроль); 2 - фабиан (действующее вещество - има-зетапир) в дозе 1,1 кг д.в. /га; 3 - гербициды в сочетании «трефлан ( д.в. трифлурамин) + фабиан» (0,5 + 0,1 кг д.в./га) ; 4 - «лазурит (д.в. метрибузин) + фабиан»; 5 - «фабиан + миура» (д.в. хизалофоп - II - этил) 0,1 + 0,3 кг д.в. /га; 6 - «корсар (д.в. бентазон ) + миура» в дозе 2,0 + 0,6 кг д.в./га.

В первый год проведения опыта в посевах зерновых обработку почвы проводили гербицидами «магнум» (д.в. анил + мочевина в дозе 0,01 кг/га д.в.), смесью гербицидов «магнум + диален супер» (д.в. 2,4-Д + дикамба (диметиламинные соли)) в дозах 0,05 и 0,4 кг/га. В следующем году применяли сочетания гербицидов «магнум + гербитокс», «магнум + прима» в дозах 0,05 и 0,06 кг/га д.в. (гербитокс - смесь диметил аминной калиевой и натриевой соли; прима - сложный эфир (этил гексиловый) и флорусулама (сульфонамид)).

Содержание гумуса определяли по бихроматной окисляемости методом Тюрина [2], фракционно-групповой состав гумуса - по Пономаревой-Плотниковой [1]. Запасы энергии, связанной с содержанием гумуса, рассчитывали по методике, предложенной Д.С.Орловым и Л.А.Гришиной [12], затраты энергии на почвообразование - по В.Р.Волобуеву [3].

Результаты

Согласно схеме гидротермического районирования исследуемые агроземы темногумусовые приурочены к Приморской юго-западной гидротермической провинции [16], которой свойственно высокое количество среднегодовой нормы выпадения осадков (до 800 мм), высокие показатели радиационного баланса (52,2 ккал/ см 2 год) и затрат энергии на почвообразование (33,9 ккал/см2 год). Разложение растительных остатков происходит в теплый влажный период в условиях контрастного окислительно-восстановительного режима (350-675мВ) и при высокой микробиологической активности пахотного горизонта [7, 17]. Отличительной чертой гумусового профиля почв является преобладание гуминовых кислот в гумусово-аккумулятивных горизонтах и фульвокислот в нижней части профиля [13]. Применение гербицидов в значительной мере изменяет процессы трансформации органического вещества, что впоследствии находит отражение в содержании гумуса и его энергозапасах [14].

Исследованиями динамики гумусово-энергетических параметров почв в различные сроки отбора образцов установлено, что в осенний период количество гумуса и энергопотенциал почв возрастают (табл. 1). При этом показатель соотношения затрат энергии на почвообразование и энергии, аккумулированной в гумусе почв ^/ Рг), увеличивался в вариантах с применением гербицидов в сочетании «трефлан + фабиан» и «лазурит + фабиан», что свидетельствовало об интенсивном характере преобразования органического

Изменение гумусово-энергетических показателей почв при применении гербицидов в полевом опыте в посевах сои

Вариант Герби- цид, Гумус, % Энергозапасы почв в слое 0-20 см, млн ккал/га / Qг

кг д.в./га I II III + ^ £ I II III М+т I II III М ± т

Без обработок (контроль) - 3,69 4,28 4,00 3,99 ± 0,10 420 487 455 455 ± 19,4 8,07 6,44 7,45 7,45 ± 0,44

Фабиан 0,1 3,48 4,10 4,01 3,86 ± 0,12 396 467 456 440 ± 22,1 8,60 7,25 7,43 7,70 ± 0,42

Трефлан + фабиан 4 + 0,08 3,27 3,78 3,95 3,67 ± 0,14 372 449 430 417 ± 23,2 9,21 7,50 7,88 8,18 ± 0,32

Лазурит + фабиан 0,5 + 0,1 3,74 3,62 3,65 3,67 ± 0,01 426 412 415 418 ± 4,3 7,95 8,23 8,06 8,11 ± 0,09

Фабиан + миура 0,1 + 0,3 3,69 3,67 3,89 3,75 ± 0,02 420 418 443 427 ± 8,0 8,07 8,10 7,65 7,90 ± 0,15

Корсар + миура 2,0 + 0,6 3,69 3,78 4,00 3,82 ± 0,03 420 430 455 435 ± 10,4 8,07 7,88 7,45 7,79 ± 0,15

Примечание. I, II, III - сроки отбора образцов (июль, сентябрь, октябрь, соответственно), М - средние значения, ± т - ошибка среднего. Здесь и в табл. 2, 3: Q1 - затраты энергии на почвообразование, Qг - запасы энергии в слое 20 см.

вещества почв (табл. 1). По шкале для оценки гумусного состояния почв, предложенной в работе [11], для этих вариантов установлены повышенные показатели водорастворимого углерода (0,61; 0,82 % от Со6щ). На вариантах опыта с применением фабиана и гербицидов в сочетании «фабиан + миура», «корсар + миура» количество Свод оставалось на уровне средних значений (0,37; 0,47), что указывало на снижение интенсивности протекания процессов минерализации органического вещества. Подобная закономерность сохранилась и при последействии применения гербицидов - более низкие показатели содержания гумуса и энергозапасы почв и более высокое соотношение Q1/Qг характерны для вариантов с применением сочетаний «трефлан + фабиан», «лазурит + фабиан» (табл. 2).

Следует отметить, что изменялись и показатели гумусного состояния почв. Осенью в составе гумуса возросло количество фульвокислот и снизилось соотношение Сгк/Сфк. Содержание «свободных» гуминовых кислот в вариантах 3 и 4 возросло от очень низких (19,5; 13,8% от суммы ГК) до средних (35,47; 23,25%) значений, а количество гуминовых кислот, связанных с кальцием, сократилось от 63,0 до 28,4% и от 70,1 до 57,6%. Повышенное содержание «свободных» гуминовых кислот в этих вариантах отмечается и при последействии данного сочетания гербицидов.

Таблица 2

Последействие применения гербицидов на гумусово-энергетические показатели пахотных горизонтов

Вариант опыта Гумус, % 3г млн ккал/га 3.4

1. Контроль 4,25 483 7,01

2. Фабиан 4,25 483 7,01

3. Трефлан + фабиан 3,90 444 7,63

4. Лазурит + фабиан 3,84 437 7,75

5. Фабиан + миура 4,05 461 7,35

6. Корсар + миура 4,36 496 6,83

Применение магнума и его сочетаний в посевах зерновых культур вызвало более существенные изменения в процессах гумификации и гумусообразования. В пахотном слое резко уменьшились содержание гумуса и его энергозапасы (табл. 3), возросло соотношение Q1/Qг, из-за более интенсивного характера трансформации органического вещества почв увеличилось содержание водорастворимого углерода (с 1,63 до 1,90% от Собщ). Однако резких изменений в типе гумуса не установлено, т.е. он оставался фульватно-гуматным (Сгк/Сфк - 1,28), но возросло количество подвижных фракций ГК. По сравнению с контролем в варианте 2 их содержание увеличилось от 21,1 до 42,2 %. При применении сочетаний «магнум + гербитокс» и «магнум + диален супер» на фоне возрастания содержания гумуса снизилось соотношение Q1/Qг. В варианте 2 тип гумуса также остался фульватно-гуматным (Сгк/Сфк - 1,10). Наибольшие различия наблюдались в варианте с применением сочетания «магнум + прима»: здесь увеличились показатели рНс (от 5,52 до 6,48), что способствовало усилению процессов минерализации органического вещества в слое 5-20 см и привело к увеличению в составе гумуса фульвокислот, а также изменению типа гумуса на гуматно-фульватный (Сгк/Сфк - 0,75).

Таблица 3

Изменение гумусово-энергетических показателей в пахотном горизонте в посевах зерновых культур при применении гербицидов

Вариант опыта Глубина, см Гумус, % | Qг млн ккал/га Qг

2005 г.

1. Контроль 0-20 3,59 408 8,30

2. Магнум 0-20 2,60 285 11,30

3. Магнум + диален супер 0-20 3,64 414 8,19

2006 г.

1. Контроль 0-5 4,32 483 7,02

5-20 4,21

2. Магнум + гербитокс 0-5 4,26 505 6,71

5-20 4,50

3. Магнум + диален супер 0-5 5,22 630 5,40

5-20 5,65

4. Магнум + прима 0-5 4,43 452 7,50

5-20 3,52

Выводы

Установлено, что применение различных сочетаний гербицидов влияет на процессы гумусообразования и вызывает изменения гумусовых и энергетических параметров почв, особенно содержания подвижных фракций гуминовых кислот.

При использовании гербицидов в сочетании «магнум + диален супер» в посевах зерновых по сравнению с контрольными вариантами увеличилось содержание гумуса и возрос энергопотенциал почв. Применение сочетания «магнум + гербитокс» положительно сказалось на составе гумуса, который изменился от гуматно-фульватного до фульватно-гу-матного. Кроме того, возросло количество свободных гуминовых кислот (от 38 до 44%) и увеличился до средних значений энергопотенциал почв (от 483 до 505 млн ккал/га).

При применении сочетания «магнум + прима» усилились процессы минерализации, увеличилось количество фульвокислот и снизилось соотношение Сгк/Сфк в гумусе, т.е. изменился его качественный состав.

Возрастание параметров Q1/ Qг свидетельствует о негативных изменениях в процессах гумусообразования и снижении плодородия агрогенных почв, что наиболее ярко проявлялось в посевах сои при обработке гербицидами в сочетании «лазурит + фабиан» и «трефлан + фабиан».

На основании изменений в показателях гумусного состояния почв и их энергозапасов можно утверждать, что в посевах сои наиболее перспективно применение фабиана и сочетаний «фабиан + миура», «корсар + миура», в посевах зерновых культур - сочетаний «магнум + диален супер» и «магнум + гербитокс».

ЛИТЕРАТУРА

1. Агрохимические методы исследования почв. М.: Наука, 1975. 645 с.

2. Аринушкина Е.В. Руководство по химическому анализу почв. М.: Изд-во МГУ, 1970. 487 с.

3. Волобуев В.Р. Введение в энергетику почвообразования. М.: Наука, 1974.128 с.

4. Жариков М.Г., Спиридонов Ю.Я. Изучение влияния глифосфатсодержащих гербицидов на агроценоз // Агрохимия. 2008. № 8. С. 81-89.

5. Классификация и диагностика почв России. Смоленск: Ойкумена, 2004. 342 с.

6. Кленов Б.М. Устойчивость гумуса автоморфных почв Западной Сибири. Новосибирск: Изд-во СО РАН. Филиал «ГЕО», 2000. 176 с.

7. Костенков Н.М. Окислительно-восстановительные режимы в почвах периодического переувлажнения. М.: Наука, 1987. 192 с.

8. Круглов Ю.В. Микрофлора почвы и пестициды. М.: Агропромиздат, 1991. 129 с.

9. Лебедева Г.Ф., Агапов В.И., Благовещенский Ю.Н., Самсонов В.П. Гербициды и почва. М.: Изд-во МГУ, 1990. 208 с.

10. Овчинникова М.Ф. Химия гербицидов в почве. М.: Изд-во МГУ, 1987. 109 с.

11. Орлов Д.С., Бирюкова О.Н., Розанова М.С. Дополнительные показатели гумусного состояния почв и их генетических горизонтов // Почвоведение. 2004. № 8. С. 918-926.

12. Орлов Д.С., Гришина Л.А. Практикум по химии гумуса. М.: Изд-во МГУ, 1981. 287 с.

13. Пуртова Л.Н., Щапова Л.Н., Костенков Н.М. и др. Влияние гербицидов на процессы гумусообразования и микробиологическую активность в почвах Приморья // Вестн. ДВО РАН. 2007. № 2. С. 140-145.

14. Пуртова Л.Н., Костенков Н.М. Энергетическое состояние почв Дальнего Востока России. Владивосток: Дальнаука, 2003. 135 с.

15. Система земледелия в Приморском крае. Новосибирск, 1982. 328 с.

16. Степанько А.А. Агрогеографическая оценка земельных ресурсов и их использование в районах Дальнего Востока. Владивосток: Дальнаука, 1992. 115 с.

17. Щапова Л.Н. Микрофлора почв юга Дальнего Востока России. Владивосток: ДВО РАН, 1994. 186 с.

18. Almendros E . Sorptive interaction of pesticides in soils treated with modified humification // Europ. J. Soil Sci. 1995. Vol. 46, N 2. Р. 287-301.

19. Maqueda C., Morillo E., Perez-Rodriguez J.L. Interaction in aqueous solution of certain pesticides with fulfic acids from spodosol soil // Soil Sci. 1989. N 5. Р. 336-345.