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.
Библиографическая ссылка
Уманова Н.Д., Давлятов У.Р., Омуров Ж.М. РЕЗУЛЬТАТЫ ХИМИЧЕСКОГО МЕТОДА ПРИ ПРОВЕДЕНИИ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЙ РАБОТЫ ПО УНИЧТОЖЕНИЮ КУСТАРНИКОВ КАРАГАНЫ // Успехи современного естествознания. – 2021. – № 11. – С. 26-31;URL: https://natural-sciences.ru/ru/article/view?id=37708 (дата обращения: 26.04.2024).