Ежегодный рост поголовья и бессистемный выпас скота на пастбищах приводят к потере и снижению продуктивности растений. Как следствие, вредные и бесполезные растения занимают места полезных кормовых растений. Особенно широко распространен на пастбищах в Суусамырской долине колючий кустарник карагана. С каждым годом засорение пастбищ этим кустарником усиливается. Кустарник карагана (Caragana aurantiaca Kochne) относится к вредным и несъедобным животными растениям. Карагана меняет форму роста в зависимости от разных условий существования на абсолютных высотах от 2100 до 2700 м. Цветение и плодоношение начинается с 4–5 лет. Цветки двусемянные, одиночные или группами по 2–5, желтые или золотисто-желтые. Цветение начинается в конце мая – начале июня, и продолжается этот процесс 1,5–2 недели. В Суусамырской долине достигает высоты 100–120 см, а на степных лугах – 50–60 см, растет в виде прямого компактного куста на склонах [1, c. 446]. Так как карагана имеет мощную корневую систему, уничтожение караганы гербицидами позволяет улучшить водный режим травянистых растений, а также образуется благоприятный пищевой и световой режимы для роста и развития кормовых растений, что способствует быстрому зарастанию очищенных от караганы участков травянистой растительностью. Поэтому в целях уничтожения караганы применялся химический метод, и в данном химическом эксперименте использовался эффективный и простой в приобретении глифосатсодержащий гербицид [2; 3].
Широкое распространение среди гербицидов получил глифосат. Этот неселективный гербицид используется для обработки сорных растений после прорастания. Глифосат (ТУ-(фосфонометил) глицин) имеет следующую структурную формулу (рис. 1).
Рис. 1. Структурная формула глифосата
5-энолпирувилшикимат-3-фосфат (EPSP), катализирует в химической реакции: фосфоенолпируват (PEP) + 3-фосфошикимат (S3P) ⇌ фосфат + 5-енолпирувилшикимат-3-фосфат (EPSP)), который производит ароматические аминокислоты фенилаланин, тирозин и триптофан в растениях и микроорганизмах, – но не существует в геноме млекопитающих, включая человека. Он блокирует этот путь путем ингибирования фермента 5-енолпирувилшикимат-3-фосфат-синтаза (EPSPS), показан на рис. 2, который катализирует реакцию шикимат-3-фосфат (S3P) и фосфоенолпируват с образованием 5-енолпирувилшикиматом-3-фосфата (EPSPS) [3–5].
Рис. 2. Ингибирование EPSPS
EPSPS-синтаза является биологической мишенью для гербицида глифосата. Глифосат абсорбируется через листву и минимально через корни, а это означает, что он эффективен только на активно растущих растениях. После применения глифосат легко транспортируется вокруг растущих корней и листьев растения, и эта системная активность очень важна для его эффективности [6, c. 6]. Глифосат является конкурентным ингибитором PEP, действуя как аналог переходного состояния, который более плотно связывается с комплексом EPSPS-S3P, чем PEP, и ингибирует путь шикимата. Это связывание приводит к ингибированию катализа фермента и закрывает путь. Ингибирование фермента вызывает накопление шикимата в тканях растений и отвлекает энергию и ресурсы от других процессов, убивая растение. В конечном итоге это приводит к гибели организма из-за недостатка ароматических аминокислот, необходимых организму для выживания. В то время как рост прекращается через несколько часов после применения, требуется несколько дней для листьев, чтобы они начали желтеть. Эффективность гербицидов зависит от нескольких факторов: объема и срока использования, погодных условий, мест расположения растений и других факторов [6–8].
Глифосат обладает высокой растворимостью в воде (12 г/л при 25 °С) и очень низким коэффициентом распределения в системе н-октанол-вода (logP < -3,2 при рН 2–5; 20 °С). Глифосат имеет системное воздействие и возможность поглощения от поверхности земли через растение до его корней. Период полураспада глифосата в почве, в зависимости от типа почв, находится в диапазоне от 3 до 130 дней. Остатки глифосата из обработанных сорняков, поступающие в почву, не проникают в другие растения [8, c. 88].
В результате парообразования от поверхности земли, растений и воды в связи с плохой способностью к летучести препарат не загрязняет атмосферный воздух. Во время использования гербицида при достаточной скорости ветра происходит бесцельное рассеивание капель гербицида, и в результате это приводит к разрушению и исчезновению других растений [8, c. 91].
Применение глифосатсодержащего гербицида способами опрыскивания кажется самым простым в использовании, и практически все современные гербициды малотоксичны, но, учитывая высокую интенсивность гербицидов, важно помнить, что любое несоблюдение технических правил использования химикатов может привести не только к экономическим и экологическим нежелательным последствиям, но и нанести непоправимый урон здоровью людей и сельскохозяйственным животным (рис. 3). Поэтому при применении гербицидов крайне важно знать состав основных компонентов и строго выполнять правила техники безопасности [9, c. 27].
Рис. 3. Поступление глифосата в окружающую среду
Цель исследования: применение глифосатсодержащих гербицидов способом опрыскивания и определение наиболее эффективной дозы глифосатсодержащего гербицида «Ураган» для уничтожения кустарника караганы.
Материалы и методы исследования
Проведено мероприятие по уничтожению караганы, т.е. обработка путем опрыскивания кустарника глифосатсодержащим гербицидом. Для достижения наилучших результатов экспериментальные работы в полевых условиях проводились в определенном месте с использованием ручного опрыскивателя (Pressure Sprayer, ID#1030967818, 10 л). Опыт по влиянию гербицида «Ураган» на развитие кустарника карагана проводился в июне 2019 г., когда данный кустарник активно растет. Для проведения экспериментального опыта выбраны 4 участка с площадями по 1х1 м в Суусамырской долине на 167-168 км трассы перевала Тюа-Ашу, на территории Чуйской области Киргизской Республики.
В эксперименте для приготовления рабочего раствора использован кристалический порошок глифосатсодержащего гербицида «Ураган», испытывали четыре различные концентрации гербицида: А – 100 г/10 л, Б – 200 г/10 л, В – 300 г/10 л, Г – 400 г/10 л. Следует учитывать, что рабочий раствор глифосатсодержащего гербицида необходимо подготавливать и разбавлять в воде только перед самым применением. Рабочий раствор наносили методом распыления из ручного опрыскивателя в условиях ясной погоды, параметры климата составляли следующие данные: Р = 595 мм рт. ст., t = 22–24 °С, j = 46–58 %. Активная интенсивность поглощения глифосатсодержащих гербицидов зависит от анотомо-морфологического строения растений. Необходимо знать время поглощения гербицида от начала его разбрызгивания до максимального поглощения растением. Для кустарников время впитывания гербицида считается от 3 до 7 дней. Поэтому полный результат действия гербицида на растения можем получить через 10 дней. Проводили наблюдения за состоянием растений через 5, 10 и 20 дней.
Результаты исследования и их обсуждение
Во всех опытных участках через 5 дней после обработки караганы глифосатсодержащим гербицидом наблюдались изменения окраски листьев на желто–зеленый цвет. Через 10 дней после обработки окраска листьев на участках А и Б сменилась на зеленовато-серый, на участках В и Г – на коричневато-серый цвет. При наблюдении через 20 дней процесс роста растений был подавлен, особенно обработанных рабочими растворами 300 г/10 л и 400 г/10 л на участках В и Г. Окраска листьев во всех опытных участках сменилась на серую, а также наблюдалось полное засыхание листьев, а именно, на участке В и Г некоторые стебли характеризовались почернением и отмиранием тканей (таблица, рис. 4–8).
Результаты проведенного эксперимента
|
Глифосатсодержащий гербицид («Ураган»), г/10 л воды |
Окраска и состояние листьев |
||
|
через 5 дней |
через 10 дней |
через 20 дней |
|
|
100 |
желто-зеленая |
зеленовато-серая |
серая, полное засыхание листьев |
|
200 |
желто-зеленая |
зеленовато-серая |
серая, полное засыхание листьев |
|
300 |
желто-зеленая |
коричневато-серая |
серая, полное засыхание листьев |
|
400 |
желто-зеленая |
коричневато-серая |
серая, полное засыхание листьев |
участок А участок Б участок В участок Г
Рис. 4. Состояние растений караганы во время обработки гербицидом: А – 100 г/10 л, Б – 200 г/10 л, В – 300 г/10 л, Г – 400 г/10 л, июнь, 2019 г.
участок А участок Б участок В участок Г
Рис. 5. Состояние растений караганы через 5 дней после обработки гербицидом: А – 100 г/10 л, Б – 200 г/10 л, В – 300 г/10 л, Г – 400 г/10 л, 2019 г.
участок А участок Б участок В участок Г
Рис. 6. Состояние растений караганы через 10 дней после обработки гербицидом: А – 100 г/10 л, Б – 200 г/10 л, В – 300 г/10 л, Г – 400 г/10 л, 2019 г.
участок А участок Б участок В участок Г
Рис. 7. Состояние растений караганы через 20 дней после обработки гербицидом: А – 100 г/10 л, Б – 200 г/10 л, В – 300 г/10 л, Г – 400 г/10 л, 2019 г.
участок А участок Б участок В участок Г
Рис. 8. Состояние растений караганы через год после обработки гербицидом: А – 100 г/10 л, Б – 200 г/10 л, В – 300 г/10 л, Г – 400 г/10 л, 2020 г.
Заключение
При определении оптимальных по эффективности воздействия гербицида концентраций, применяемых в различных соотношениях, пришли к выводу, что во всех соотношениях получили почти одинаковые результаты. Но при наблюдении в следующем году на участке, где обработка проводилась жидкостным соединением глифосатсодержащего гербицида в соотношениях 100–200 г/10 л – 330 м2, можно было отметить, что данная концентрация плохо воздействовала на стебли растения, и на некоторых стеблях караганы наблюдалось прорастание побега – значит, сохранилась ростовая активность. Поэтому гербицидное соединение в соотношениях 100-200 г /10 л – 330 м2 не может считаться эффективным.
После обработки соединением глифосатсодержащего гербицида в соотношениях 300–400 г/10 л при наблюдении в следующем году обнаружили, что кустарник караганы был полностью высохшим и мертвым. Поэтому самым оптимальным и эффективным соотношением соединения гербицида является 300 г/10 л. Соединение в соотношении 400 г/10 л является экономически не выгодным и приводит к излишним расходам. На основе проведенных экспериментов можно рекомендовать использование глифосатсодержащего гербицида «Ураган» в соотношении 300 г/10 л в густорастущих кустарниках караганы. Для достижения хороших результатов необходимо обработать кустарники караганы 2–3 раза.