СПОСОБ ДЕТОКСИКАЦИИ ПОЧВ, ЗАГРЯЗНЕННЫХ ГЕРБИЦИДАМИ
METHOD FOR DETOXIFICATION OF SOILS CONTAMINATED WITH HERBICIDES

Изобретение относится к сельскому хозяйству, конкретно к агрохимии, а именно к преодолению фитотоксического действия остатков гербицидов сульфонилмочевинового ряда 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, фитотоксического действия метсульфурон-метила в почве, который широко используется для обработки зерновых культур. Для снижения фитотоксического действия сульфонилмочевин в почве могут быть использованы два подхода: предпосевная обработка семян антидотами (сейфнерами, индукторами устойчивости) или внесение в почву сорбентов, в частности активированного угля [Чкаников Н.Д., Спиридонов Ю.Я., Халиков С.С., Музафаров A.M. Пути снижения фитотоксичности остатков сульфонилмочевин в почве с помощью антидотов, INEOS OPEN, 2019, 2 (5), 72-79].
Известна композиция для предпосевной обработки семян сельскохозяйственных культур, которая включает регулятор роста растений, фунгициды, производные целлюлозы в качестве адгезива, а также антидот к гербицидам сульфонилмочевинового ряда, в частности метсульфурон-метилу, - 1,8-нафталевый ангидрид. Предпосевная обработка семян этой композицией позволяет защитить развивающиеся растения от болезней, а также присутствия в почве остатков сульфонилмочевин [Халиков С.С., Чкаников Н.Д., Спиридонов Ю.Я., Глинушкин А.П. Композиция для предпосевной обработки семян. Патент РФ №2585858 (2016)]. В случае ярового рапса препарат обеспечивает также увеличение массы трехнедельных проростков (стебель + корень) на 20-25% при низком содержании гербицида в почве, вызывающем минимальное снижение массы контрольных проростков. Вместе с тем при содержании метсульфурон-метила в количестве 0,3 г/га (вызывающем снижение массы проростков на 29%), увеличение массы трехнедельных проростков по сравнению с необработанными растениями не превышает 5%, обеспечивая, таким образом, защиту от поражения растений, но не вызывая заметной стимуляции развития.
Наиболее близким к предложенному способу по технической сущности и количеству совпадающих признаков является способ защиты почв от гербицидов, включающий внесение в почву примерно 100 кг/га активного угля с его заделкой на глубину от одной до трех глубин последующего высева семян [Мухин В.М., Спиридонов Ю.Я., Шестаков В.Г. Способ защиты почв от ксенобиотиков. Патент РФ №2129368 (1999)]. Этот способ, описанный для овощных тест-культур, снижает содержание фитотоксиканта хлорсульфурона в почве на 40-50%, что позволяет сократить потерю зеленой массы вегетирующих растений на 22-30%. Очевидно, что такие результаты не могут полностью удовлетворить потребности практического применения.
Целью настоящего изобретения является разработка способа нейтрализации фитотоксического действия остатков сульфонилмочевин в почвах, сочетающегося со стимуляцией роста и развития растений. В качестве сельскохозяйственной культуры выбран яровой рапс - растение мирового экономического значения, которое вносит большой вклад в общее развитие производства масличных культур и реально используется в севообороте с зерновыми, на которых широко применяются сульфонилмочевины, в частности метсульфурон-метил.
Поставленная цель достигается заблаговременным внесением в почву перед посевом природного цеолита. Цеолиты широко применяются в сельском хозяйстве благодаря способности обратимо накапливать воду, а также катионообменным и адсорбционным свойствам, которые делают возможным более эффективное использование удобрений. Цеолиты способствуют удерживанию в зоне корней таких важных элементов для развития растений, как азот и калий, а также кальция, магния и микроэлементов [Sangeetha С, Baskar Р. Zeolite and its potential uses in agriculture: A critical review, Agricultural reviews, 2016, 37 (2, 101-108; Rumesh K., Reddy D.D., Biswas A.K., Subbarao A. Potential uses of zeolite in agricultrure, Advances in Agronomy, 2011, 113, 215-236].
Существует информация о сорбции цеолитами органических соединений, в том числе некоторых гербицидов, например атразина [Salvestrini S., Sagliano P., Lovino P., Capasso S., Collella C. Atrazine absorption by acid activated zeolited rich tuff, Applied Clay Science, 2010, 49, 330-335; Jamil T.S., Gad-Allah T.A., Ibrahim H.S, Saleh T.S. Adsorption and isothermal models of atrazine by zeolite prepared from Egiptian kaolin, Solid States Sciences, 2011, 13, 198-2003].
Предпринималась попытка детоксикации почвы, содержащей остатки триазиновых гербицидов, с помощью природных цеолитов. При этом заметных успехов удавалось достичь при внесении в почву 10 т/га цеолита [Старостина И.А. Использование цеолитов для детоксикации гербицидов в почве, Автореф. дис. … канд. биол. наук. М.: МГУ имени М.В. Ломоносова, 1994]. Хозяйственное значение описанного способа очистки почвы невелико: только процедуры, связанные с транспортировкой и внесением в почву такого количества цеолита, превысят стоимость урожая.
Показано также, что природные цеолиты могут оказывать стимулирующее действие на развитие растений ярового рапса [Зубкова Т.В., Дубровина О.А., Мотылева С.М. Влияние органических удобрений и природного цеолита на содержание пигментов и урожайность растений рапса сорта Риф. Аграрный вестник Урала, 2020, №2 (193), 2-8]. Увеличения урожая семян на 16% удалось достичь при внесении в почву не менее 3 т цеолита на 1 га, что опять же слишком много для эффективного применения.
Сведения о сорбции сульфонилмочевин цеолитами или разложении сульфонилмочевин под действием цеолитов отсутствуют.
Для определения эффективности применения цеолитов для решения поставленной задачи проведены эксперименты на вегетирующих растениях ярового рапса.
Дерново-подзолистую почву обрабатывали с помощью лабораторного опрыскивателя гербицидом Зингер, СП (содержит в качестве действующего вещества 60% метсульфурон-метила) в дозе 0,4 г/га. Затем через одни сутки в обработанную гербицидом почву вносили цеолит в дозе 100 кг/га (вариант 1) или 250 кг/га (вариант 2). Для этой цели использовали природный цеолит на основе клиноптилолита марки ЦПС с размером частиц 0,7-1,5 мм. Через 6 недель после внесения цеолита почву распределяли в вазоны вместимостью 3 кг и проводили посев тест-растений рапса. 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 по массе каждого вегетационного сосуда водопроводной обессоленной водой. Через 35 суток надземную массу и массу корней тест-растений взвешивали. Результаты эксперимента представлены в Таблице.
Из рассмотрения таблицы следует, что 6-недельная предпосевная экспозиция почвы с цеолитом приводит не только к полной нейтрализации фитотоксического действия гербицида, которое составляет 26,4% (надземная часть растений) и 31,7% (масса корней) угнетения, но и к мощной стимуляции роста растений рапса по сравнению с контролем (без гербицида и цеолита), выражающейся в увеличении массы их надземной части от 6,6% (доза цеолита 250 кг/га) до 50,0% (доза цеолита 100 кг/га) и массы корней от 14,6% (доза цеолита 100 кг/га) до 43,9% (доза цеолита 250 кг/га).
Для наглядности на Рисунке представлена диаграмма влияния цеолита в почве на массу растений рапса в присутствии гербицида и без него. Представленная диаграмма демонстрирует, что 6-недельная экспозиция почвы с цеолитом в дозах 100 и 250 кг/га позволяет полностью преодолеть угнетающее действие гербицида на надземную часть и корневую систему растений. При этом более эффективна доза цеолита 100 кг/га, при которой происходит увеличение массы надземной части растений приблизительно вдвое. Более того, в случае растений, которые выращены на чистой (не загрязненной гербицидами) почве, предпосевная экспозиция почвы с цеолитом приводит к увеличению надземной части растений на 67,9% (доза 100 кг/га) и 43,4% (доза 250 кг/га), т.е. наблюдается мощное ростстимулирующее действие. Следует отметить чрезвычайно низкую эффективную дозу цеолита (100 кг/га), которая создает реальную перспективу применения настоящего изобретения в сельском хозяйстве.
Техническим результатом заявляемого изобретения является эффективный способ нейтрализации токсического действия остатков широко применяемых гербицидов сульфонилмочевинового ряда в почвах, который сочетается со значительной стимуляцией роста и развития культурных растений.