INFLUENCE OF HERBICIDES ON SOIL AND VEGETATION COMMUNITIES OF COASTAL LANDSCAPES
Authors:
1.
Belgorodskiy gosudarstvennyy tehnologicheskiy universitet im. V.G. Shuhova
Russian Federation
Russian Federation
2.
Belgorodskiy gosudarstvennyy tehnologicheskiy universitet im. V.G. Shuhova
Russian Federation
Russian Federation
Type:
Сonference article
Published:
06.01.2019
Subject area:
UDK 579.64
BBK 26 Науки о Земле
BISAC NAT010000 Ecology
BISAC NAT045050 Ecosystems & Habitats / Coastal Regions & Shorelines
BISAC NAT025000 Ecosystems & Habitats / Oceans & Seas
BISAC NAT045030 Ecosystems & Habitats / Polar Regions
BISAC SCI081000 Earth Sciences / Hydrology
BISAC SCI092000 Global Warming & Climate Change
BISAC SCI020000 Life Sciences / Ecology
BISAC SCI039000 Life Sciences / Marine Biology
BISAC SOC053000 Regional Studies
BISAC TEC060000 Marine & Naval
BBK 26 Науки о Земле
BISAC NAT010000 Ecology
BISAC NAT045050 Ecosystems & Habitats / Coastal Regions & Shorelines
BISAC NAT025000 Ecosystems & Habitats / Oceans & Seas
BISAC NAT045030 Ecosystems & Habitats / Polar Regions
BISAC SCI081000 Earth Sciences / Hydrology
BISAC SCI092000 Global Warming & Climate Change
BISAC SCI020000 Life Sciences / Ecology
BISAC SCI039000 Life Sciences / Marine Biology
BISAC SOC053000 Regional Studies
BISAC TEC060000 Marine & Naval
Language:
Russian
Keywords:
green landscapes, herbicides, toxicity, phytotesting, soil microbocenoses, biological activity
Abstract (English):
V ramkah remediacii tehnogenno narushennyh landshaftov vazhnymi yavlyayutsya processy ozeleneniya territoriy, trebuyuschie ispol'zovaniya razlichnyh himicheskih sredstv zaschity dlya sozdaniya i podderzhaniya produktivnosti i esteticheskih kachestv ozelenennyh prostranstv. V predstavlennoy rabote proveden sravnitel'nyy analiz vozdeystviy naibolee shiroko ispol'zuemyh dlya unichtozheniya sornoy rastitel'nosti na okul'turennyh uchastkah landshaftov gerbicidov na predstaviteley pochvenno-rastitel'nyh biocenozov. Ispol'zovanie metodov fitotestirovaniya pozvolilo ustanovit', chto ispol'zovanie gerbicidov podavlyaet razvitie kul'turnyh zlakov v koncentraciyah znachitel'no men'shih, chem rekomenduemye k ispol'zovaniyu. Eksperimental'no dokazano, chto smyagchit' ili dazhe nivelirovat' effekt toksichnogo vozdeystviya gerbicidov na biologicheskuyu aktivnost' pochvennyh mikroorganizmov pozvolyaet dopolnitel'noe vnesenie organicheskih veschestv, v roli kotoryh mogut vystupat' othody.
V ramkah remediacii tehnogenno narushennyh landshaftov vazhnymi yavlyayutsya processy ozeleneniya territoriy, trebuyuschie ispol'zovaniya razlichnyh himicheskih sredstv zaschity dlya sozdaniya i podderzhaniya produktivnosti i esteticheskih kachestv ozelenennyh prostranstv. V predstavlennoy rabote proveden sravnitel'nyy analiz vozdeystviy naibolee shiroko ispol'zuemyh dlya unichtozheniya sornoy rastitel'nosti na okul'turennyh uchastkah landshaftov gerbicidov na predstaviteley pochvenno-rastitel'nyh biocenozov. Ispol'zovanie metodov fitotestirovaniya pozvolilo ustanovit', chto ispol'zovanie gerbicidov podavlyaet razvitie kul'turnyh zlakov v koncentraciyah znachitel'no men'shih, chem rekomenduemye k ispol'zovaniyu. Eksperimental'no dokazano, chto smyagchit' ili dazhe nivelirovat' effekt toksichnogo vozdeystviya gerbicidov na biologicheskuyu aktivnost' pochvennyh mikroorganizmov pozvolyaet dopolnitel'noe vnesenie organicheskih veschestv, v roli kotoryh mogut vystupat' othody.
Keywords:
green landscapes, herbicides, toxicity, phytotesting, soil microbocenoses, biological activity
green landscapes, herbicides, toxicity, phytotesting, soil microbocenoses, biological activity
Процесс интенсивного промышленного и сельскохозяйственного развития страны сопровождается, как правило, обеднением и изменением естественных ландшафтов. Россия обладает самым большим и уникальным по разнообразию ландшафтным потенциалом, который необходимо поддерживать и сохранять. Особое значение среди многочисленных резервов в оздоровлении городской среды и поддержания стабильности ландшафта современного города имеет совершенствование использования береговых территорий. Состояние среды обитания в значительной степени зависит от создания условий для возвращения природы на территории, где продолжительное время доминировало их промышленное или портовое использование. Превращение некогда заброшенных береговых участков в удобные озелененные фрагменты культурной растительности позволит вернуть человеку утратившие свое значение портовые территории в новом экологическом качестве. В результате такого процесса рекультивации заброшенных территорий приходится использовать гербициды. При их использовании необходимо учитывать не только их эффективность, но и возможную экологическую опасность. Одним из отрицательных последствий применения этих препаратов является транслокация в другие среды и накопление в живых организмах. Вероятность попадания пестицида в другие среды зависит от его свойств, особенностей почвы, гидрологических и климатических условий местности. Смыв гербицидов и аккумуляция их в нижних частях склонов береговой линии является серьезной экологической проблемой. Для уменьшения возможной опасности разработаны следующие требования к современным пестицидам [1, 3]: низкая острая токсичность для человека; отсутствие отрицательных эффектов при длительном воздействии малых доз, в том числе мутагенного, канцерогенного и тератогенного действия; низкая персистентность в окружающей среде. Задача представленного исследования состояла в проведении сравнительного анализа токсичности и устойчивости двух видов наиболее широко используемых гербицидов с целью выявления препарата, оказывающего на окружающую среду наименьший отрицательный эффект, а на целевые организмы - растения - наибольший. В работе использовали Лазурит - гербицид избиратель ного действия (700 г/кг метрибузина) и Ураган - неселективный универсальный гербицид (500 г/л глифосата). Фитотоксичность гербицидов определяли в соответствии с методикой [2]. Учитывая, что внесение завышенных доз препаратов может оказаться не только экономически затратным, но и приводить к последующему загрязнению почв гербицидами, тест-организмы обрабатывали пестицидами в различных концентрациях: от двух рекомендованных доз для (2Срек) до концентрации в 32 раза меньше рекомендуемой (Срек/32). Предварительно все варианты растворов гербицидов проверили на устойчивость к воздействию абиотических факторов окружающей среды. Раствор гербицида Лазурит оказался неустойчивым как к свету, так и темноте; после воздействия пониженной температуре (+ 4 ́C) он оставался активным в течение всего лишь 7 дней, тогда как раствор Урагана сохранил свою гербицидную активность во всех испытанных условиях. Результаты проведенных экспериментов свидетельствовали о том, что пороговые концентрации Лазурита, которые не действуют на растения, составляют восьмую часть от рекомендованных (Срек./8) к применению, а Урагана еще более низкую по сравнению с рекомендованной (Срек./32). Таким образом, можно заключить, что гербицид, содержащий глифосат, является более токсичным. Так как глифосатсодержащий гербицид проявил больший токсический эффект при биотестировании, воздействие гербицидов на почвенную биоту оценивали путем его внесения в почвенные образцы в рекомендуемой дозе, а также в десятикратно и стократно увеличенной. Объектом исследования являлись образцы почвы, отобранные на участке береговой линии водохранилища, которые имели следующие характеристики: рН = 6,5-7,5; содержание гумуса 1-1,5%; подвижного фосфора 8-10 мг/100 г. Эксперимент продолжался в течение месяца. Токсичность гербицида оценивали по изменению качественных и количественных характеристик почвенного микробиоценоза (бактерий, актиномицетов и мицелиальных грибов), полученных после высева на питательные среды (МПА; среда Сабуро и КАА) водных вытяжек почвы с последующим подсчетом выросших КОЕ на 1-й; 10-й; 20-й и 30-й день эксперимента. В контрольную почву гербицид не вносили. Как показали результаты экспериментов, в структуре микробного комплекса исследованной незагрязненной почвы доминировали представители 5-6 родов бактерий с явным преимуществом (>35-40%) бактерий рода Bacillus - традиционных обитателей почв. Известно, что при попадании в почву нетоксичных органических веществ, сразу же повышается общее микробное число (ОМЧ), а также общее число сапрофитов. В нашем случае после внесения в почву токсичного гербицида численность самой чувствительной группы микроорганизмов - бактерий резко снижалась, несколько возрастая далее, при явном сокращении видового разнообразия (количество видов не превышало 1-2). Наиболее чувствительными к воздействию гербицида Ураган оказались бактерии, наиболее устойчивыми - актиномицеты. Таким образом, исследуемый гербицид, обладающий очевидными бактерицидными свойствами для основной массы почвенных бактерий, приведет к угнетению биологической активности почвы, снижая тем самым возможность биологического разложения токсиканта. В качестве добавок, которые могут повысить интенсивность процессов и восстановить биологическую активность, использовали отходы в виде опилок, сухой травы, листового опада. Наиболее чувствительными показателями нарушения биохимических процессов является ферментативная активность [1, 3], эффективность введения добавок оценивали по изменению каталазной и целлюлозолитической активности почв. Установлено, что в почве без добавок, загрязнённой гербицидом, ферментативная активность низкая, а в случае гербицида Ураган просто нулевая. При введении вышеупомянутых отходов активность каталазы повышалась, что свидетельствовало о возрастании биологической активности почв. Наиболее эффективным оказалась добавка в виде опилок, в этом случае каталазная активность была на уровне показателей в контроле, что свидетельствовало о высокой биологической активности восстановленного почвенного микробиоценоза. Целлюлозолитическую способность проверяли с помощью метода почвенных пластин. Ряд снижения целлюлозолитической активности в присутствии гербицидов Лазурит, Ураган и отходов имеет следующий вид: контроль (без гербицидов и добавок) > с добавлением опилок > с добавлением листового опада > без добавок. Таким образом, более щадящим по степени воздействия на почвенную экосистему оказался гербицид Лазурит. Все исследованные добавки в виде органических отходов приводят к снижению химического воздействия на почвенную экосистему, повышению ее биологической активности. Следовательно, для восстановления экосистем в результате применения гербицидов при озеленении территорий необходимо в почву вводить добавки, активизирующие процессы разрушения токсикантов.
1. Degradaciya i ohrana pochv / Pod red. G.V. Dobrovol'skogo. M.: Izd-vo MGU, 2002. 654 s.
2. Metodicheskie rekomendacii MP 2.1.7.2297-07. Obosnovanie klassa opasnosti othodov proizvodstva i potrebleniya po fitotoksichnosti.
3. Stupin D.Yu. Zagryaznenie pochv i noveyshie tehnologii ih vosstanovleniya. SPb.: Izd-vo Lan', 2009. 432 s.
