The purpose of research is to study the dynamics of the decomposition of individual active ingredients of pesticides in plant tissues when used in tank mixtures. The field part of the study was carried out on the territory of the Educational, Scientific and Production Center for Horticulture and Vegetable Growing named after V.I. Edelshtein FSBEI HE Russian State Agrarian University – Moscow Timiryazev Agricultural Academy, the laboratory part was carried out at the Educational and Scientific Consulting Center “Agroecology of Pesticides and Agrochemicals” in Moscow during 2020–2021. Research was carried out on crops of spring wheat, oats, spring barley, peas, spring rape, potato plantings, as well as apple tree plantings. Chemical treatments were carried out with insecticides and fungicides approved for use on these crops – Skor, KE; Borey Neo, SK; Tilt, KE; Imidor, VRK; Kumir, SK; Sirocco, KE. The experiment included options with the use of drugs in tank mixtures and options with their separate use. Samples of plant products were taken for further analysis for pesticide content. In laboratory conditions, the level of residual amounts of active drugs in plant samples was analyzed using gas-liquid chromatography and high-performance liquid chromatography methods. The change in the level of pesticide residues in different experimental variants was assessed. The acceleration of the decomposition of the active substance, imidacloprid, on crops of peas, spring wheat, oats, spring barley and spring rape when used together with the drug Tilt, KE was established. Also, the use of the fungicide Skor, KE together with the insecticide Borey Neo, SK (150 g/l imidacloprid + 50 g/l lambda-cyhalothrin) on the apple tree caused a slowdown in the rate of decomposition of the active substances lambda-cyhalothrin and imidacloprid. The use of the copper-containing fungicide Kumir together with the insecticide Borey Neo, SK on the apple tree caused an acceleration of the disintegration of the active substance imidacloprid. The combined use of the fungicide Skor, KE with the insecticides Sirocco, KE and Borey Neo, SK accelerated the decomposition of the active substance difenoconazole.
pesticides, residues, decomposition dynamics, pesticide residues, field cultivation, horticulture.
Введение. Интенсификация производства сельскохозяйственной продукции, которая наблюдается в последние десятилетия, предусматривает повышение уровня получаемой продукции с сокращением затрат труда и материальных средств на ее получение. Производители сельскохозяйственной продукции стремятся к использованию высокоэффективных препаратов, зачастую содержащих в своем составе два или три действующих вещества. Также для сокращения затрат на проведение защитных мероприятий широко используются смеси пестицидов [1–4]. Применение баковых смесей пестицидов позволяет повышать эффективность обработки, поскольку увеличивает спектр контролируемых вредных объектов, снижает количество механических повреждений посевов и посадок культурных растений оборудованием [1, 3, 4]. Компании, производящие и продающие пестициды, разрабатывают рекомендации по составлению баковых смесей [1, 3–6]. Одно из частых сочетаний препаратов при проведении защитных мероприятий – смесь фунгицидов и инсектицидов. Зачастую рекомендуется применение баковых смесей, содержащих гербициды [1–4, 7–11]. Использование подобных баковых смесей широко распространено на посевах полевых овощных и зерновых культур, а также в садоводстве. Однако интенсивное использование пестицидов всегда создает риск для здоровья человека и окружающей среды, поэтому их применение должно быть строго регламентировано. Регламенты регулируют способ обработки препаратом, его норму расхода, в них указывается также срок ожидания для сбора урожая, т. е. тот период между проведением обработки препаратом и временем, когда сельскохозяйственная продукция становится безопасной для человека. Необходимо отметить, что регламенты применения не учитывают возможное совместное применение нескольких пестицидов в одной смеси, которое зачастую возникает на практике. Известно, что применение баковых смесей зачастую вызывает эффект потенцирования, т. е. взаимного усиления свойств действующих веществ пестицидов при их совместном применении [3, 5, 6, 8, 10–18]. В работах ряда ученых отмечается усиление проникновения в ткани растений пестицидов при их совместном использовании, отмечается возможное влияние действующих веществ пестицидов в растворе друг на друга [6, 10, 13, 18–20]. У ряда исследователей имеются данные об усилении негативного эффекта пестицидов на организм животных при их совместном применении [16, 21].
Цель исследования – изучение динамики распада отдельных действующих веществ пестицидов в тканях растений при использовании их в баковых смесях.
Объекты и методы. Полевая часть исследования проведена на территории УНПЦ садоводства и овощеводства им. В.И. Эдельштейна ФГБОУ ВО «РГАУ-МСХА им. К.А. Тимирязева», лабораторная часть проводилась в Учебно-научном консультационном центре «Агроэкология пестицидов и агрохимикатов» в г. Москве в течение 2020–2021 гг. Почва в насаждениях эксплуатационного сада яблони – дерново-подзолистая, среднесуглинистая на подзолистом суглинке, с мощностью пахотного горизонта 25–28 см, рН = 6,2, гумус – 3,0 %. Почва на участке, занимаемом полевыми культурами, – дерново-подзолистая, среднесуглинистая на подзолистом суглинке, с мощностью пахотного горизонта 24–25 см, рН = 6,2, гумус – 2,1 %.
Использовались сорта сельскохозяйственных культур, включенные в Госреестр по Центральному региону РФ: яблоня – сорт Вербное, ячмень – яровой сорт Нур, пшеница яровая − сорт Иволга, овес – сорт Лев, рапс яровой – сорт Герос, горох – сорт Фараон, картофель – сорт Невский.
Применение пестицидов осуществлялось в рекомендованные сроки и нормах расхода, разрешенных к использованию. В исследовании было изучено применение следующих пестицидов: Скор, КЭ (250 г/л дифеноконазола) в норме расхода 0,35 л/га; Борей Нео, СК (150 г/л имидаклоприда+50 г/л лямбда-цигалотрина) в норме расхода 0,15 л/га; Тилт, КЭ (250 г/л пропиконазола) в норме расхода 0,5 л/га; Имидор, ВРК (200 г/л имидаклоприда) в норме расхода 0,6 л/га, Кумир, СК (345 г/л сульфата меди трехосновного) в норме 5 кг/га; Сирокко, КЭ (400 г/л диметоата) [22]. Обработку препаратами производили в фазы развития культурных растений, которые рекомендованы регламентами применения, в безветренную погоду для исключения сноса рабочего раствора. В каждом опыте присутствовали контрольные варианты – без обработки культуры пестицидами.
Отбор проб растительной продукции, упаковка, транспортировка и хранение осуществлялись в соответствии с утвержденными методическими указаниями [23–26]. Во всех вариантах опыта отбор проб осуществлялся в день обработки, последующие отборы с интервалом в 5 сут в течение 40 сут с каждого варианта опыта, после обработки препаратами и их смесями.
Определение остаточных количеств действующих веществ пестицидов проводили с использованием методов газожидкостной хроматографии и высокоэффективной жидкостной хроматографии. Для этих целей использовались утвержденные методические указания: МУК 4.1.1430-03; МУК 4.1.2380-08; МУК 4.1.1390093; МУК 4.1.2923-11; МУК 4.1.2784-10; МУК 4.1.2784-10.
Результаты и их обсуждение. Согласно данным некоторых исследований, совместное применение медьсодержащих препаратов с другими химическими препаратами в различной степени оказывает влияние на распад действующих пестицидов в зеленой массе растений. Препараты на основе меди также могут влиять на проницаемость клеточных стенок растений [21, 27, 28].
В полученных данных совместное применение инсектицида Борей Нео, СК (150 г/л имидаклоприда + 50 г/л лямбда-цигалотрина) в баковой смеси с препаратом Кумир, СК (345 г/л сульфата меди трехосновного) на посадках картофеля увеличивало срок разрушения пестицидов в исследуемой культуре действующих веществ – имидаклоприда и лямбда-цигалотрина на 5 сут. Необходимо отметить, что при использовании данной смеси на картофеле в день обработки отмечалось увеличение поступления д.в. имидаклоприда в ткани растений в среднем в 5,3 раза, в то время как поступление лямбда-цигалотрина не отличалось от варианта с отдельным применением инсектицида.
Применение инсектицида Борей Нео, СК (150 г/л имидаклоприда+50 г/л лямбда-цигалотрина) в баковой смеси с препаратом Кумир, СК (345 г/л сульфата меди трехосновного) на посадках яблони приводило к увеличению поступления в листья яблони лямбда-цигалотрина на 65,4 % и имидаклоприда на 40,3 % в сравнении с вариантом, где инсектицид применялся отдельно. При изучении динамики разрушения действующих веществ инсектицида было установлено, что в варианте в смеси с препаратом Кумир, СК происходило ускорение разложения лямбда-цигалотрина на 5 суток, снижение концентрации имидаклоприда в листьях и плодах яблони также происходило быстрее, в среднем на 35–40 % по сравнению с вариантом с отдельным применением инсектицида.
В условиях испытаний изучалось применение препарата Тилт, КЭ, содержащего в своем составе 250 г/л пропиконазола совместно с препаратом Имидор, ВРК (200 г/л имидаклоприда). Результаты лабораторных исследований показали, что при применении данной смеси препаратов на таких культурах, как горох, рапс яровой, ячмень яровой, овес, пшеница яровая, происходило увеличение скорости распада имидаклоприда в тканях растений. В зеленой массе гороха и рапса ярового скорость распада имидаклоприда в сравнении с вариантом, где препарат Имидор, ВРК применялся отдельно, ускорилась на 10 сут. В зеленой массе ячменя ярового, пшеницы яровой и овса концентрация действующего вещества имидаклоприда снижалась в среднем на 15–30 % быстрее в варианте с совместным применением препаратов Тилт, КЭ и Имидор, ВРК (табл. 1).
Таблица 1
Влияние сульфата меди и дифеноконазола на поступление в растения
и скорость разложения лямбда-цигалотрина и имидаклоприда
|
Действующее вещество |
Культура |
Влияние на поступление и скорость разложения в растении |
|
Смесь с сульфатом меди |
||
|
ƛ-цигалотрин |
Картофель |
Замедление распада на 5 сут |
|
Яблоня |
Уменьшение поступления, ускорение срока распада на 5 сут |
|
|
Имидаклоприд |
Картофель |
Увеличение поступления, замедление распада на 5 сут |
|
Яблоня |
Увеличение поступления, время распада не изменилось |
|
|
Смесь с дифеноконазолом |
||
|
ƛ-цигалотрин |
Яблоня |
Увеличение поступления, замедление скорости разложения |
|
Имидаклоприд |
Яблоня |
Замедление распада на 5 сут |
Необходимо отметить, что в образцах, отобранных в день обработки смесью препаратов Тилт, КЭ, и Имидор, ВРК, концентрация имидаклоприда в зеленой массе таких культур, как горох, рапс яровой и овес, была ниже на 40,9–65,7 % в сравнении с вариантом, где инсектицид применялся отдельно. Однако в зеленой массе овса в день обработки концентрация имидаклоприда была больше на 59,1 % (в среднем), чем в варианте с применением только инсектицида.
Применение препарата Тилт, КЭ, действующим веществом которого является пропиконазол, влияло на поступление имидаклоприда в зеленую массу культурных растений и во всех вариантах ускоряло разложение инсектицида (табл. 2). Согласно литературным данным [2–4, 29], фунгициды подгруппы азолов, к которым относится изучаемое д.в. препарата Тилт, КЭ – пропиконазол, являются фунгицидами системного действия и помимо фунгицидного эффекта на фитопатогенные грибы оказывают на растения рострегулирующий эффект через изменение синтеза гиббереллинов. Известные эффекты азолов – торможение удлинения междоузлий у зерновых, уменьшение транспирации растений, усиление фотосинтеза [2]. По этой причине дальнейшее изучение скорости распада действующих веществ различных пестицидов, применяемых в смеси с фунгицидами из подгруппы азолов, вызывает научный и практический интерес.
Таблица 2
Влияние пропиконазола на поступление в растения
и скорость разложения имидаклоприда
|
Действующее вещество |
Культура |
Влияние на поступление и скорость разложения в растении |
|
Имидаклоприд |
Горох |
Уменьшение поступления, ускорение распада на 10 сут |
|
Рапс яровой |
Уменьшение поступления, ускорение распада на 10 сут |
|
|
Ячмень яровой |
Ускорения распада д.в. на 30 % |
|
|
Пшеница яровая |
Скорость распада не изменилась |
|
|
Овес |
Ускорение скорости распада на 33 % |
В насаждениях яблони изучалось совместное применение препарата Скор, КЭ (250 г/л дифеноконазола) с инсектицидом Сирокко, КЭ (400 г/л диметоата), также испытывалось применение фунгицида Скор, КЭ (250 г/л дифеноконазола) с инсектицидом Борей Нео, СК (150 г/л имидаклоприда+50 г/л лямбда-цигалотрина). В двух рассматриваемых вариантах разложение действующего вещества фунгицида – дифеноконазола происходило быстрее: в варианте с совместным применением с инсектицидом Сирокко, КЭ полное разложение дифеноконазола происходило быстрее на 5 суток, аналогичные данные были получены в варианте с Борей Нео, СК (150 г/л имидаклоприда+50 г/л лямбда-цигалотрина). Также совместное применение Скор, КЭ (250 г/л дифеноконазола) с рассматриваемыми инсектицидами увеличивало поступление в ткани растений дифеноконазола в 4,7 и 4,3 раза соответственно для вариантов с Сирокко, КЭ (400 г/л диметоата) и Борей Нео, СК (150 г/л имидаклоприда+50 г/л лямбда-цигалотрина).
Изменение количеств действующих веществ пестицидов, поступающих в растение при обработке баковыми смесями препаратов, вероятнее всего объясняется изменением физико-химических свойств образующегося рабочего раствора при приготовлении смеси нескольких пестицидов. Необходимо учитывать, что изменение скорости или количества поступления действующих веществ пестицидов при их совместном применении может отразиться не только на изменении срока разрушения их остаточных количеств в культуре до безопасного уровня для человека и животных, но и влиять на биологическую эффективность препаратов и возникновение фитотоксических эффектов на защищаемых растениях.
Заключение
- Применение фунгицида Тилт, КЭ (250 г/л пропиконазола) совместно с инсектицидом Имидор, ВРК (200 г/л имидаклоприда) вызывало ускорение разложения имидаклоприда на горохе, пшенице яровой, овсе, ячмене яровом и рапсе яровом.
- Применение фунгицида Кумир, СК (345 г/л сульфата меди трехосновного) совместно с инсектицидом Борей Нео, СК (150 г/л имидаклоприда+50 г/л лямбда-цигалотрина) на картофеле вызывало замедление разрушения остаточных количеств действующих веществ лямбда-цигалотрина и имидаклоприда.
- Применение фунгицида Кумир, СК (345 г/л сульфата меди трехосновного) совместно с инсектицидом Борей Нео, СК (150 г/л имидаклоприда + 50 г/л лямбда-цигалотрина) на яблоне вызывало ускорение распада действующего вещества имидаклоприда.
- Применение фунгицида Скор, КЭ (250 г/л дифеноконазола) совместно с инсектицидом Борей Нео, СК (150 г/л имидаклоприда + 50 г/л лямбда-цигалотрина) на яблоне вызывало замедление скорости разложения действующих веществ лямбда-цигалотрин и имидаклоприд.
- Совместное применение препарата Скор, КЭ (250 г/л дифеноконазола) с инсектицидом Сирокко, КЭ (400 г/л диметоата) и инсектицидом Борей Нео, СК (150 г/л имидаклоприда + 50 г/л лямбда-цигалотрина) ускоряло разложение действующего вещества дифеноконазол на яблоне.
Данные исследования свидетельствуют о зачастую возникающем взаимном влиянии действующих веществ пестицидов в баковых смесях, которые готовятся при проведении защитных мероприятий.
Полученные данные об изменении скорости распада действующих веществ пестицидов, при их совместном применении в смесях, свидетельтвуют о необходимости продолжения исследований в этой области.
1. Kompleksnaya sistema zaschity posevov zernovyh kul'tur ot bolezney, vrediteley i sornyh rasteniy. Tehnologii «Bayer KropSayens» / L.N. Ul'yanenko [i dr.]. M.: Pechatnyy Gorod, 2007. 80 s.
2. Popov S.Ya., Dorozhkina L.A., Kalinin V.A. Osnovy himicheskoy zaschity rasteniy. M., 2003. 196 s.
3. Podgornaya M.E., Fedorenko Yu.M. Kontrol' ostatochnyh kolichestv pesticidov v sadah // Zaschita i karantin rasteniy. 2014. № 3. S. 38–40.
4. Podgornaya M.E. Upravlenie kachestvom plodov na osnove ekotoksikologicheskogo monitoringa ob'ektov ekosistemy yablonevyh agrocenozov // Sadovodstvo i vinogradorstvo. 2016. № 16. S. 36–39.
5. Cloyd R.A. Effect of pesticide mixtures on the western flower thrips (Frankliniella occidentalis) associated with cut flowers. The Cut Flower Quarterly, Spring 2013, 25(2), P: 24–25.
6. Cloyd R.A. December 2015. Effect of water and spray solution pH on pesticide activity. Kansas State University Agricultural Experiment Station and Cooperative Extension Service. MF-3272. Kansas State University, Manhattan, KS. 2 pgs.
7. Zubkov A.V., Antonenko V.V., Kruchina S.N. Gerbicidy v plodovodstve // Zaschita i karantin rasteniy. 2020. № 10. S. 24–25.
8. Novozhilov K.V. Problema degradacii pesticidov pri ih primenenii v integrirovannom zemledelii // Degradaciya pesticidov v usloviyah intensivnyh tehnologiy vyraschivaniya sel'skohozyaystvennyh kul'tur. Riga, 1987. S. 3–4.
9. Yanushevskaya E.B., Fogel' V.A., Aver'yanov V.N. Ekotoksikologicheskaya osnova formirovaniya integrirovannyh sistem zaschity yuzhno-plodovyh i subtropicheskih kul'tur // Optimizaciya fitosanitarnogo sostoyaniya sadov v usloviyah pogodnyh stressov. Krasnodar, 2005. S. 378–382.
10. Synergism of pyrethroid–organophosphorus insecticide mixtures in insects and their toxicity against Spodoptera littoralis larvae // K.R.S. Ascher [et al.] / Phytoparasitica, June1986, 14: 101–111.
11. Aswad A.F. Efficiency of certain insecticides and insect growth regulators alone or in mixture with chlorpyrifos for the integrated control of the Egyptian cotton leafworm. Journal of Pest Control and Environmental Sciences, 2007, 15 (2): 29–48.
12. Ahmed E.M. ABD EL-MAGEED1 and Shehata E.M. SHALABY Toxicity and Biochemical Impacts of Some New Insecticide Mixtures on Cotton Leafworm Spodoptera littoralis (Boisd.). Pests & Plant Protection Department, National Research Centre, Dokki, Giza, Egypt, Vol. 47, Plant Protect. Sci. 2011, № 4, P: 166–175.
13. Briggs G.G. Relationships between chemical structure and the behaviour and fate of pesticides // Proc. British Crop Protection Conference-Pests and Diseases. 1981. № 3. P. 701–710.
14. Cloyd R.A. Stoytcheva M. Pesticide mixtures, In: Pesticides –Formulations, Effects, Fate. [ed.]. InTech; Rijeka, Croatia. 2011. P. 69–80.
15. Cloyd R.A. Pesticide mixtures: understanding their use in horticultural production systems. Greenhouse Grower., August 2016, 34(8). P. 71–74.
16. Edvards C.A. Factor that affect the persistence of pesticides in plant and soils / IUPAC Pesticide Chemistry-3 (Helsinki 1974), London Butterworths, IUPAC, 1975. P. 39–56.
17. Hale F.A., Hensley D.D., Cloyd R.A. Using pesticides in greenhouses. University of Tennessee Extension, Institute of Agriculture. The University of Tennessee PB 1595, 2019. Knoxville, TN. 20 pgs.
18. Whitford F., Olds M., Cloyd R., Young B., Linscott D., Deveau J., Reiss J., Patton A., Johnson B., Overley T., and Smith K.L. September 2018. Avoid tank mixing errors. Purdue University Extension: Purdue University; West Lafayette, IN. 42 pgs.
19. Petrova T.M. Degradaciya pesticidov v sel'skohozyaystvennyh kul'turah kak rezul'tat vozdeystviya sistem faktorov // Degradaciya pesticidov v usloviyah intensivnyh tehnologiy vyraschivaniya sel'skohozyaystvennyh kul'tur. Riga, 1987. S. 3–4.
20. Semenova N.N. Postroenie imitacionnyh modeley povedeniya pesticidov v agrocenoze // Agro HHI. 2007. № 7-9. S. 9–11.
21. Pesticidy i rasteniya: vliyanie na ion-transportnye sistemy plazmaticheskoy membrany / V.M. Yurin [i dr.] // Tr. BGU. Minsk, 2011.
22. Cpravochnik pesticidov i agrohimikatov, razreshennyh k primeneniyu na territorii Rossiyskoy Federacii, 2020 god. M.: Listerra, 2020. 883 s.
23. Metodicheskie ukazaniya po registracionnym ispytaniyam pesticidov v chasti biologicheskoy effektivnosti / V.I. Dolzhenko [i dr.]. M.: Minsel'hoz Rossii, 2018. 63 s.
24. Dolzhenko V.I. Metodicheskie ukazaniya po registracionnym ispytaniyam insekticidov, akaricidov, mollyuskocidov i rodenticidov v sel'skom hozyaystve. CPb.: PAVEL, 2009. 321 s.
25. Dolzhenko V.I. Metodicheskie ukazaniya po registracionnym ispytaniyam fungicidov v sel'skom hozyaystve. CPb.: PAVEL, 2009. 378 s.
26. Sbornik metodicheskih ukazaniy po opredeleniyu mikrokolichestv pesticidov v rasteniyah, produktah ih pererabotki, pochve i vode / sost. V.I. Dolzhenko [i dr.]. SPb., 2002. 96 s.
27. Demidchik V.V., Sokolik A.I., Yurin V.M. Vliyanie ionov medi na funkcionirovanie N+ -ATFaznoy pompy plazmalemmy rastitel'noy kletki // Dokl. AN Belarusi. 1996. T. 40, № 2. S. 30–34.
28. Reakciya sel'skohozyaystvennyh rasteniy na prisutstvie tyazhelyh metallov v srede / V.M. Yurkevich [i dr.] // Tr. BGU. 2011. T. 6, ch. 2. S. 39–46.
29. Podgornaya M.E. Soderzhanie ostatochnyh kolichestv fosfoorganicheskih insekticidov v sadovyh agrocenozah // Problemy zaschity rasteniy v usloviyah sovremennogo sel'skohozyaystvennogo proizvodstva: mat-ly nauch. konf. SPb., 2009. S. 114–115.
