Поиск

Гербициды, фунгициды, тяжелые металлы и плодородие почв
17.08.2015

Органические и минеральные удобрения, а также некоторые фунгициды и пестициды оказывают большое влияние на геохимический круговорот в системе почва — плодовое растение. Они же являются источником накопления в почве некоторых тяжелых металлов. Вместе с удобрениями в почву попадают их примеси, в частности Mn, Zn, Cu, Ni, Co, Pb, Hg, Cr, F, Cd. Однако из-за малых количеств участие их в круговороте веществ и загрязнении почв относительно слабое, за исключением некоторых из них ввиду высокой токсичности для человека и животных, например фтора и кадмия. По данным А. Андерсона и М. Халина, из 9,4 т кадмия, ежегодно поступающих на обрабатываемые земли Швеции, 56 % привносится с удобрениями, что составляет около 0,4 % общего и 4,4 % обменного содержания кадмия в почве. В одном килограмме фосфорных удобрений может содержаться 0,02—17,5 мг кадмия, в связи с чем ежегодное увеличение его в почве от внесения удобрений может достигать 0,30—1,10 мг/кг.
В двойном суперфосфате российского производства содержится до 0,8 % фтора. При ежегодном внесении в садах 100—200 кг/га двойного суперфосфата 0,8-1,6 кг/га из этой дозы приходится на фтор.
Из арсенала химической защиты плодовых деревьев в настоящее время исключены препараты, содержащие ртуть, мышьяк и ряд других, крайне токсичных для животных и человека. Из фунгицидов, в состав которых входят марганец, цинк, медь, используют медный купорос, манеб и цинеб, реже хлорокись меди и купрозан. В виду малых количеств и нерегулярного применения эти препараты, за исключением медьсодержащих, оказывают слабое влияние на количество указанных микроэлементов в почве, о чем упоминалось в предыдущем разделе. По-видимому, привнесение некоторых микроэлементов с удобрениями и фунгицидами в определенной степени компенсируется их выносом с урожаем плодов, в результате чего содержание, в частности, марганца и цинка в почвах под садами остается относительно постоянным. Подтверждением тому служат несущественные различия по содержанию микроэлементов между плантажированными и пахотными землями, за исключением содержания меди.
Система защиты плодовых растений от вредителей и болезней включает несколько медьсодержащих препаратов. Ежегодная доза меди в составе фунгицидов в среднем за сезон составляет 13 кг/га. Во время обработок деревьев большая часть фунгицидов (до 90 % объема жидкости) оседает на поверхности почвы. При орошении, глубоком рыхлении и особенно при раскорчевке и повторном плантаже между ротациями медь проникает вглубь почвенного профиля. В связи с применением медьсодержащих фунгицидов содержание ее в плантажированных почвах под садами постоянно повышается. Этот процесс ведет к исчезновению генетических различий по этому показателю.
В почвообразующих породах чернозема южного, луговочерноземной почвы, темно-каштановых слабо- и среднесолонцеватых почв Крыма содержание меди колеблется от 20 до 36 мг/кг, предгорного высококарбонатного чернозема — от 2 до 10 мг/кг. Естественный фон у первых почв не превышает 30—36 мг/кг, у последней — 20—25 мг/кг (редко 30 мг/кг). В садах, ежегодно обрабатываемых медьсодержащими фунгицидами, содержание меди в почвах превышает фон в 2—6 раз и составляет от 40 до 180 мг/кг.
Накопление меди в почвах под садами зависит от продолжительности использования земель в садоводстве и доз фунгицидов, содержащих медь. Чем продолжительнее и интенсивнее система защиты растений от вредителей и болезней, тем больше меди накапливается в почве, а содержание ее становится все менее зависимым от содержания в почвообразующей породе. Так как в садах, интенсивно обрабатываемых медьсодержащими фунгицидами, процесс накопления меди идет быстрее, содержание ее в них может быть больше, нежели в садах с меньшим числом обработок даже при более продолжительном использовании земли в садоводстве. Наиболее интенсивно медьсодержащими фунгицидами обрабатываются персик и яблоня, меньше — абрикос, черешня, вишня, алыча. Поэтому в саду, где с 1953 г. рос абрикос, а с 1975 г. семечковые породы (колхоз им. Горького Сакского района Крыма), меди было меньше, чем в персиковом саду, посаженном на 11 лет позже (Крым, совхоз-завод "Прибрежненский", табл. 88).

Гербициды, фунгициды, тяжелые металлы и плодородие почв

Уровень меди в почвах под садами изменяется очень быстро. Так, в черноземе южном, длительное время находившимся под зерновыми и кормовыми севооборотами, а в 1959 г. перешедшими в разряд плантажированных земель, через 17 лет использования в садоводстве содержание меди возросло в 1,5—2,0 раза, а еще через 4 года — в 2,0—2,5 раза. Содержание ее в пахотном горизонте под косточковыми культурами в среднем составило 78—100 мг/кг (табл. 89), а максимальное — 124 мг/кг.
Гербициды, фунгициды, тяжелые металлы и плодородие почв

Процесс накопления меди в почвах под садами отмечен во всех почвенных видах Крымского полуострова. Особенно заметен он в предгорном высококарбонатном черноземе, для которого характерно слабое природное обеспечение медью. На участках, находящихся под садом менее 5 лет, содержание меди лишь местами с поверхности достигало 40—45 мг/кг, в среднем оставаясь сравнительно низким, соответствующим уровню для данной почвенной разновидности черноземных почв (табл. 90). В почвах, которые были под плодовыми культурами более двух десятков лет, количество меди в 4—6 раз превышало фоновое содержание.
В предгорном черноземе (Бахчисарайский район) под старыми виноградными плантациями обнаружена четко выраженная прослойка кристаллического медного купороса, шириной 8—10 мм, залегающая на нижней границе плантажа на глубине 44—50 см от поверхности. Затеки медного купороса по трещинам достигали глубины 100—110 см. Из-за сильного влияния агротехники варьирование содержания меди в почвах под садами по сравнению с другими микроэлементами наибольшее. Так, если коэффициент варьирования в почве содержания титана, марганца, хрома, цинка и некоторых других микроэлементов-металлов находится в пределах 12—24 %, то у меди может достигать 54—64 %.
Наибольшее содержание меди (182 мг/кг) было отмечено в почве яблоневого сада, возраст которого более 50 лет. Ежегодное увеличение меди в почвах под садами достигает 10 % (реже 15 %) его естественного содержания (табл. 91), что составляет не менее 3 мг/кг. Содержание меди в почвах под садами в среднем через каждые 10 лет после посадки плодовых растений удваивалось. Через 20 лет оно могло повыситься в три, через 30 лет — в четыре и т.д. раз. Однако такое сильное загрязнение медью относится только к пахотному горизонту. Глубокие механические обработки почвы и орошение способствуют перераспределению меди по почвенному профилю и относительному уменьшению ее в поверхностных горизонтах почвы.
Гербициды, фунгициды, тяжелые металлы и плодородие почв

Медь оказывает значительное влияние на пищевой режим почв. В больших количествах она является ингибитором почвенных ферментов, фактором, уменьшающим численность почвенных микроорганизмов, особенно азотобактера и целлюлозоразлагающих бактерий. Она угнетает развитие микоризы, выполняющей важные функции при усвоении растениями элементов минерального питания. Устойчивость к меди грибных микроорганизмов в 10—50 раз выше, чем прокариотов, что благоприятствует активизации грибных процессов. Медь — сильный антагонист некоторых металлов, в частности железа и марганца, необходимых растениям для образования в листьях хлорофилла.
Внешнее проявление реакции растений на избыточные количества меди в почве очень разнообразно. Отмечают уменьшение поверхности и пожелтение листьев, похожее на хлороз от недостатка железа, укорачивание веток, ограничение роста корней, карликовость деревьев, подавление интенсивности цветения, вплоть до его полного угнетения и др. На почвах, сильно загрязненных медью, снижается урожай всех культур. Плодовые деревья при этом могут погибнуть без видимых причин.
Как правило, медь оказывает негативное влияние на минерализацию и трансформацию, а также на аккумуляцию биогенных элементов (азота, фосфора) и микробной массы в почве. Наиболее подвержены влиянию меди фосфотазная активность, скорость разложения органического вещества и нитрификация.
По данным нашего вегетационного опыта, в зависимости от доз медь в виде сульфата может и активизировать и подавлять подвижность элементов минерального питания растений. На естественном фоне обеспеченности элементами минерального питания верхнего 10-сантиметрового слоя южного чернозема под влиянием сульфата меди наибольшим изменениям подвергалось содержание нитратного азота (N-NO1). Оно возрастало в 2—3 раза при дозах меди 60, 90 и 120 мг на кг почвы сразу после внесения препарата, при этом наибольшее увеличение было при минимальной из указанных доз. В концентрации 150 мг/кг и выше медь резко снижала содержание нитратного азота в почве, которое становилось меньше, чем в контроле. Через месяц положительный эффект от концентрации меди в 60, 90 и 120 мг/кг исчез, а отрицательный от более высоких доз — сохранился.
В модельном опыте медь в форме сульфата увеличивала содержание доступного для растений фосфора. Такой же эффект возможен и в почвах под садами, где применяют медьсодержащие фунгициды. Влияние сульфата меди на обменный калий проявляется в снижении его подвижности, начиная с концентрации меди 150 мг/кг. В модельном опыте максимальное уменьшение содержания обменного калия составило 40 % контрольного.
Медь фунгицидов может иметь косвенное отношение и к хлорозу листьев плодовых деревьев в связи с антагонизмом между медью и железом, медью и марганцем, проявляющимся на щелочных почвах со слабой подвижностью железа и марганца.
Функциональные расстройства у плодовых деревьев, связанные с содержанием микроэлементов в почвах, наиболее полно изучены на высококарбонатных почвах, где они чаще всего проявляются. Доказано, что большое количество извести в почвах снижает подвижность железа, марганца, цинка и других микроэлементов-металлов и они становятся малодоступными плодовым растениям. Следствием этого является железный, марганцевый или чаще смешанный хлороз листьев, который обычно именуют карбонатным. Хлороз, вызванный недостатком микроэлементов-металлов, у плодовых деревьев в основном проявляется после продолжительных сухих периодов с высокими температурами воздуха. Ранней весной, когда условия для плодовых растений по обеспеченности влагой и подвижными элементами минерального питания относительно благоприятны, хлороз может быть спровоцирован или усилен обработкой деревьев препаратами на базе меди (купрозан, хлорокись меди).
Гербициды, фунгициды, тяжелые металлы и плодородие почв

Марганцевый хлороз листьев наблюдается на высококарбонатном предгорном черноземе с содержанием в почве CaCO3 до 50 % у персика и алычи после весенней обработки деревьев купрозаном. В хлоротичных листьях по сравнению со здоровыми обнаруживается меньше железа и марганца и больше меди (табл. 92.)
В садах и плодовых питомниках для борьбы с сорной растительностью нередко используют гербициды. Существует мнение, что химический способ экономически более эффективен, чем частые культивации с неоднократным проходом сельскохозяйственной техники по междурядьям сада. В то же время не оценена экологическая роль большинства используемых в садоводстве гербицидов. Несмотря на значительное количество работ, побочное действие гербицидов на окружающую среду, в том числе и на почву, изучено недостаточно. Большинство из них, по-видимому, действительно со временем полностью распадается на безвредные для среды компоненты. Однако в связи с тем, что эффективность гербицидов нередко основана на их систематическом применении, увеличивается и вероятность экологической вредоносности по крайней мере в течение их применения или в ближайшие годы после него.
Действие гербицидов на сорные растения во многом определяются метереологическими и почвенными условиями: температурой воздуха и почвы, увлажненностью, гранулометрическим составом, содержанием гумуса и поглощенных оснований, степенью окультуренности почвы, сроками и качеством осадков, а также фазами роста и развития сорняков. При этом эффективность большинства гербицидов зависит не столько от общего количества осадков в период вегетации, сколько от наличия их в период массового прорастания сорняков. В то же время избыток влаги может привести к вымыванию легкорастворимых в воде гербицидов и повредить проростки не только сорных, но и культурных растений, например в плодовом питомнике.
Наибольшая эффективность большинства препаратов, используемых в борьбе с сорной растительностью, достигается при температуре 15—25 °С и влажности почвы не менее 20 %, т. е. в условиях, обеспечивающих активный рост сорняков.
На тяжелых почвах с большим содержанием глинистых частиц и органического вещества гербициды действуют на сорные растения слабее, чем на легких песчаных и супесчаных, бедных органическим веществом и имеющих низкую поглотительную способность.
Видов гербицидных препаратов очень много. Большинство из них имеет органическое происхождение, легко распадается на безвредные для среды составляющие и не накапливается в почвах. Продолжительность сохранения их в почве различна. Дольше сохраняются гербициды, предназначенные для уничтожения многолетней сорной растительности. Наиболее распространенными препаратами являются симазин, синбар, алар, меньше — игран, малоран и др. Симазин широко применяется в садах и реже в плодовых питомниках из-за слабой изученности его действия на плодовые саженцы. В плодовом питомнике в борьбе с сорной растительностью более эффективными оказались максимально возможные дозы — 4 и 6 кг/га по действующему веществу (д. в.). Если в плодовых садах эти дозы не оказывали отрицательного влияния на деревья, то в питомнике приходится учитывать и вероятность повреждения или ингибирования роста сеянцев плодовых культур.
Чувствительность плодовых пород к гербицидам различна. В частности, персик к симазину оказался более устойчивым, чем яблоня. Дозы симазина 2,4 и 6 кг/га д. в., внесенные в почву первого поля питомника весной, не повлияли отрицательно на рост побегов и диаметр штамба, выход и качество саженцев персика сортов Сочный и Коллинс. На сорт Сен-Хавен небольшое ингибирующее влияние оказали дозы симазина 4 и 6 кг/га д. в. Эти же дозы симазина ингибировали ростовые процессы у саженцев яблони сортов Ренет Симиренко и Голден Делишес. Рост саженцев сорта Голден Делишес подавлялся особенно сильно. Диаметр штамба растений составил всего 66 % контроля, что снизило качество посадочного материала.
Несмотря на то что симазин считают сравнительно быстро инвактивирующимся препаратом, применение его в плодовых питомниках ограничивается в связи с продолжительным периодом последействия на травянистые растения. Здесь он может повредить культуры, высеянные в соответствии с севооборотом после второго поля. Так, в тех местах, где симазин был внесен в дозах 3—4 кг/га, посеянный на следующий год после выкопки саженцев озимый ячмень не взошел. Ингибирующее последействие симазина в более слабой степени обнаруживалось на третий год после его внесения, что выразилось в ухудшении роста картофеля, высаженного после озимого ячменя. В связи с этим при систематическом применении симазина на полях плодового питомника (первом и втором) дозы симазина должны быть не выше 2 кг/га или вноситься только на первом поле, что может снизить экономическую эффективность, но повысить экологическую безопасность.
Гербицид синбар (синонимы — дюпон-732, тербацил), как и симазин, обладает системным действием и активен против большинства однолетних сорных растений. Этот препарат рекомендован для применения в цитрусовых, яблоневых, грушевых, вишневых, персиковых, абрикосовых и сливовых насаждениях.
В плодоносящих садах черешни и яблони отрицательного влияния синбара в дозах от 2 до 6 кг/га на плодовые деревья не обнаружено. Эффективной в борьбе с сорной растительностью оказалась доза 4 кг/га. Более низкие дозы синбара были менее эффективными, более высокие — ингибировали рост сеянцев и саженцев. В первом поле питомника рост сеянцев миндаля — подвоя персика ингибировался уже при дозе синбара 4 кг/га. Внесенный на первом поле в дозах 2—4 кг/га, на втором он слабо влиял на рост сорной растительности. Повторное же его внесение на втором поле подавляло рост сидеральных культур после выкопки саженцев.
Гербицид гаран (синонимы — ГС-14260, пробан, сортстен, тербутрин, топогард-3623, требутрекс) является препаратом системного действия. Активен против однолетних сорных растений. В бывшем СССР испытан и рекомендован в полеводстве при норме расхода 3—4 кг/га д.в. За рубежом апробирован в плодовом питомнике на абрикосе, персике, миндале и яблоне. Рекомендован для внесения весной через 4 месяца после высева семян этих культур. Игран и его смеси с симазином обладают продолжительным действием на сорную растительность и обеспечивают чистоту садов и питомников на весь вегетационный период. По неопубликованным данным А.А. Александрова, ингибирующее последействие играна на однолетние растения на второй — третий год после его внесения значительно слабее, чем симазина и синбара в равных дозах, что свидетельствует о более коротких сроках его инактивации в легкоглинистом южном черноземе.
Раундан (синонимы — глифосад, нитосорг) рекомендован для применения на виноградниках, в плодовых и цитрусовых насаждениях и на полях. В некоторых странах используют высокие дозы препарата, например в Румынии. Так, на 16-летних виноградниках применение раундана в дозе 10 кг/га д.в. после появления всходов сорняков и 3 кг/га д.в. в течение вегетации позволило снизить засоренность участков до 13—20 % контроля. Применение норм, рекомендованных для плодоносящие садов и виноградников на полях плодового питомника, рисковано в связи с прямой зависимостью времени инактивации препарата от доз. Гербицид активен против большинства сорных растений, как однолетних, так и многолетних. Действие его на сорные растения основано на аккумуляции в подземных органах и нарушении процесса обмена веществ, поэтому есть опасность отрицательного влияния его на сеянцы плодовых растений в первом поле питомника. Быстрее всего распадается раундан.
Гербициды ацетохлор и малоран-специаль в чистом виде или смеси с арезином (доза 3—4 кг/га) эффективны при борьбе с сорной растительностью в плодовом питомнике, но сильно угнетает сеянцы и саженцы косточковых культур, по-видимому, из-за наличия в их составе иона хлора, к которому косточковые очень чувствительны. По данным A.A. Александрова, в первом поле питомника в результате применения этих препаратов приживаемость миндаля (подвоя персика) снизилась до 47—70 % контроля. Гибель подвоев и окулянтов отмечена и на втором поле питомника. Сеянцы и саженцы семечковых пород (яблоня на M9) оказались более устойчивыми к ацетохлору, малоран-специаль и их смесям.
Влияние гербицидов на содержание в почве влаги и NPK косвенное. Подавляя рост травянистой растительности, гербициды устраняют источник потребления из почвы воды и элементов минерального питания. С этой точки зрения их влияние на почвенное плодородие положительное. Ho если сравнивать гербицидный пар с черным паром после культивации, которая полностью не ликвидирует травянистые растения в садах или плодовых питомниках, то заметно и отрицательное влияние гербицидов на содержание подвижного фосфора, например в черноземе южном в начале вегетационного периода (табл. 93). При высокой обеспеченности почв обменным калием влияние гербицидов на его содержание четко не проявляется.
Гербициды, фунгициды, тяжелые металлы и плодородие почв

Данные о влиянии гербицидов на микробиологическую активность почв противоречивы, так как оно зависит от множества факторов. Кроме доз и вида гербицида, играющих решающую роль, большое значение имеют почвенно-климатические условия. На южном черноземе в плодовом питомнике смесь синбара с играном сразу же после внесения в почву подавляла численность бактерий и не уменьшала количества почвенных грибов (табл. 94). В последующем, по мере инактивации гербицидов, численность бактерий по сравнению с контролем (культивация) увеличивалась, а грибов, напротив, уменьшалась (см. табл. 94).
Гербициды, фунгициды, тяжелые металлы и плодородие почв

Ингибирующее действие на почвенные бактерии и грибную микрофлору ацетахлора проявлялось в дозе 4 кг/га, малорам-специаль — в дозе 3 кг/га д.в., а их смеси — в дозе 3 и 1 кг/га дл. Численность актиномицетов в почве снижали в той или иной степени все гербициды (табл. 95).
Гербициды, фунгициды, тяжелые металлы и плодородие почв

Таким образом, садовый агрофигоценоз является специфичной, во многом искусственно созданной системой со свойственными ей закономерностями, познание которых дает возможность разработать комплекс мер по регулированию ее функционирования. Одни из вскрытых закономерностей носят позитивный, другие негативный для человека характер. Последние часто вызывают разрушительные последствия для окружающей среды. Поэтому следует уделить внимание разработке экологических основ садоводства.