Способ определения способности почв к самоочищению от остатков пестицидов

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИРЕСПУБЛИК 36636 3)з 6 01 й 33/24 ОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОВЕДОМСТВО СССРГОСПАТЕНТ СССР) ПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИ К ПАТЕН крупномасштабных ка венных регионов с р каждого поля по спосо нию от остатков пести риод полуисчезновен части пестицида в поч рактеристикой их сам ности, определяют и уравнению: рт сельскохозяйстнжированием почв бности к самоочищецидов. Для этого пеия слабосвязанной вах. являющийся хаоочищающей способо регрессионному ной территории окислотность (рН) и обменных кальция определяют пери тицидов в этих и уравнению дновременно определяют очв и содержание суммы и магния (Са+ Мд), затем д полуисчеэновения песочвах по регрессионному ящие от й, после ржанию еленной отостат- ритории(54) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ СПОСОБНОСТИ ПОЧВ К САМООЧИЩЕНИЮ ОТ ОСТАТКОВ ПЕСТИЦИДОВ(57) Изобретение относится к области сельского хозяйства и охраны окружающей среды и может быть использовано в практикеагрохимслужбы, службе мониторинга и работе научно исследовательских институтов.Целью изобретения является составление Предлагаемое изобретение относится к области сельскохозяйственного производства и охраны окружающей среды и может быть использовано в практике агрохимслужбы, службе мониторинга и работе научноо-исследовательских институтов.Целью данного изобРетения является сокращение времени и повышение информативности картирования заданной территории с ранжированием почв по способности к самоочищению от остатков пестицидов.Поставленная цель достигается тем, что, вначале в почвенных образцах с заданЛТБо- а+ Ь рН+ с(Са+ Мд),где рН =кислотность почв,(Са+ Мд) - содержание суммы обменных кальция и магния, а, Ь и с - коэффициенты, зависящие от пестицида и климатических условий, После этого почвы отдельно для каждой е климатической зоны ранжируют по рН и содержанию(Са+Мд), соответствующих апре-деленной самоочищающей способности, и проводят картирование территории с помощью компьютерной визуалиэаци пТв 0 а+ Ь.ЬН+ с(Са+ М где: а, Ь и с - коэффициенты, эави пестицида и климатических услов чего почвы ранжируют по рН и сод (Са + Мд), соответствующим опред способности почв к самоочищению ков пестицида, а картирование тепроводят с помощью компьютерной визуализации.Только совокупность предложенных .признаков позволяет достичь цели изобретения,Кислотность почв и содержание обменных Са и М 9 являются одними из основных почвенно-агрохимических характеристик, поэтому при проведении крупномасштабного картировайия для,большинства сельскохозяйственных регионов страны . используются уже имеющиеся банки данных по агрохимическим свойствам почв. Кроме того, пользуются данными гидрометслужбы о гидротермическом режиме посев данного региона (среднемноголетняя среднесуточная температура и влажность почв пахотного слоя в летние месяцы). Установно, что полученная зависимость Тм разложения пестицида в почве от ее рН и уровня (Са+ Мц) определяется прежде всего свойствами почв, наличием тесной связи между .этими характеристиками и интенсивностью основных почвенных процессов, влияющих Йа скорость детоксикации пестицидов сорбции и микробиологической активности, Поэтому. она носит общий характер для большинства органических пестицидов. Длй проведения крупномасштабного картирования достаточно Ьпределить параметры предложенного уравнения для одного-двух представителей основных классов используемых пестицидов, после чего их можно испольэовать для. оценки сравнительной персистентности других.Для каждой климатической зоны определяют свои параметры уравнения в модельных условиях при температуре и влажности почв, близких к среднелетним, или пользуются известными уравнениями зависимости Тзо разложения пестицида в почве от температуры и влажности.П р и м е р. Оценку способности почв к самоочищению от остатков пестицидов проводили на примере Московской области.Изучены все основные типы почв: дерновоподэолистая, серая лесная, лугово-аллювиальная пойменная, выщелаченный чернозем. Отобранные образцы максимально различались по свойствами, В качестве пестицидов испытывались представители двух основных классов, наиболее широко используемых в растениеводстве: 2,4-Д и симэзин. Эти пестициды резко отличаются друг от друга по растворимости и персистентности в почве,Для определения коэффициентов регрессионного уравнения(а, Ь и с) для каждого иэ пестицидов отбирают 15 - 25 образцов почв, максимально различающихся по свойствам, В них определяют рН и содержаниесуммы (Са + Мц). Затем в почвенные образцы внос 1 ят пестицид. водный раствор меченной 1- С - 2,4-Д в дозе 10 мг/кг или45 меченный по алкильной группе дС-симазин. (смачивающийся порошок) в дозе 5 мг/кг подействующему веществу. Эти концентрациисоответствуют максимально рекомендуемым в практике дозам пестицидов (10 и 610 кгйэ), Затем почвы инкубируют в колбах,снабженных насадками для продуванияслабого тотка воздуха и улавливания выделя. ющегося 4 С 02. Инкубирование проводят в .термостате при температуре 19 и влажно 15 сти почвы 65 полной впагоемкости (близкие к среднемноголетним среднесуточнымданным в летние месяцы), Экспериментыпродолжаются до полного исчезновения пестицидов, но не более периода вегетации20 (2-6 месяцев),За динамикой исчезновения 2,4-следят с помощью динамики выделения 1 СО 2, .Для этого гербицида она полностью соответствует динамике его. разложения. Про 25 цесс исчезновения 2,4-Д заканчивается завремя наблюдения практически полностью,. поэтому за период его полуисчеэновенияпринимают времй в точке перегиба полученной 3-образной кривой динамики выделе 30 ния 14 СО 2 (фиг, 1).Скорость детоксикации симаэина оценивают по динамике исчезновения его экстрагируемых остатков (Яз). Из-за высокойперсистентности симазина за время наблю 35 дения редко удается получить полную 3-образную кривую. Для определения периодаполуисчеэновения зкстрагируемой частипрепарата находят количество прочносвяэанного симазина в каждой почве (Зсв) по40 методике (5), а за ТБо симазина принимаютвремя достижения половинной концентрации оставшегося экстрагируемого симэзи 100- зсвна, равной " (фиг. 2). Период исчез 245 новения основной части препарата рассчитывают по общепринятой формуле Т 95-4,3 Т 5 о.Полученные результаты обрабатываютна ЭВМ. Для каждого пестицида находят50 коэффициенты регрессионного уравнениявида; 1 пТю= а+ Ь рН+с(Са+ М 9),Получены следующие регрессионные уравнения:Для 2,4-Д:ОЛ 50 = 6,2 - 0,7 рНв, 1836636(В = 0,60, Р = 0,003, Кв = + 7%).Как видно из уравнений, для 2,4-Д коэффициент при переменной (Са -- М 9)с = О, т,е,содержание суммы обменных Са и М 9 невносит заметного вклада в скорость его детоксикации. В то же время для разложениясимазина эта величина имеет существенноезначение. Это связано с разной персистентностью и сорбционной способностью данных пестицидов,Для проведения крупномасштабногокартирования исследуемого региона используют банк данных агрохимического обследования почв заданной территории,который включает в себя данные по рН почви содержанию обменных Са и М 9Затем с помощью полученных уравнений проводят ранжирование почв по этимпоказателям, соответствующим определенной способности почв к самоочищению отостатков выбранных пестицидов,Нами для малоперсистентного 2,4.-Д выбрана следующая классификацию почв; свысокой, средней и умеренно слабой способностью к самоочищению, К ним отнесены почвы, в которых разложение основнойчасти пестицида происходит соответственно менее чем за 20 сут 20-60 сут. и более,чем за 60 сут. Этим интервалам Тэ 5 соответствуют следующие интервалы Т 5 о: 5; 5 - 20 и20 сут. По регрессионному уравнению для2,4-Д находят соответствующие интервалырН (табл, 1). При ранжировании по этомупринципу установлено, что большинство,исследуемых почв (70-80) имеет рНв5,8и обладает высокой способностью разлагать гербицид, От 10 до 26 почв в зависимости от физико-географическойпровинции имеет рН 8 от 5,0 до 5,8 и среднюю способность к самоочищению. Лишь внебольшой части почв (2-12 ф(,) остатки 2,4-Дмогут сохраняться до 2 - 3 месяцев и более,что увеличивает вероятность их сохранениядо следующего вегетационного периода, аследовательно существует опасность загрязнения грунтовых вод.При ранжировании почв по способности к самоочищению от остатков симазинадля сокращения числа вариантов выбираютнесколько другой принцип, Как видно изфиг. 3, по способности к самоочищению почвы довольно четко делятся на ненасыщенные и насыщенные обменными Са и М 9, с содержанием их суммы соответственно ниже и выше 195 мгэкс/100 н, Причем среди последних практически отсутствуют кислые 5 почвы рН 86,3, а первые можно разделитьна 2 группы: кислые с рН 86,3 и слабокислые и нейтральные с рНВ6,3. В основе такого разделения лежит соотношение двух основных процессов детоксикации лести цидов (сорбция и микробиологическаятрансформация). интенсивность которых существенно меняется в этих интервалах рН и (Са+ М 9)Учитывая разный вклад этих двух про цессов в детоксикацию симаэина, был сделан следующий прогноз для времени исчезновения его основного количества в этих группах почв (табл, 2). При этом принимается во внимание сезонность разложения 20 его остатков только в течение вегетационного периода (5 - 6 месяцев в году), а также пятикратное снижение концентрации в конце первого сезона за счет расп ределения по всему пахотному слою в результате вспаш ки, Таким образом было рассчитано, что внейтральных, слабокислых и насыщенных обменными Са и М 9 посевах исчезновение основной части симазина при исходной дозе 6 кг/га происходит примерно за 2-4, 5-7 30 и 6 - 12 лет. Таких почв, отнесенных нами кпочвам умеренно слабой, слабой и очень слабой самоочищающей способностью по отношению к остаткам симазина, в Московской области соответственно 78 - 85, 12 - 20 и 35 2 - 7, в зависимости от фиэико-географической провинции.Затем осуществляют крупномасштабное картирование исследуемой территории методом компьютерной визуализации (фиг, 40 4 и 5). Покажем это на примере совхоза"Большевик" Серпуховского района. Вся территория хозяйства покрывается нерегулярной сеткой, в узлах которой находятся точки произведенных замеров параметров 45 рНв и (Са + М 9). После этого переходят отнерегулярной сетки к регулярной и с помощью известной процедуры (6) производится аппроксимация значений этих параметров в ее узлах, Далее на основании 50 линейной интерполяции и метода изолиний(6) на экране дисплея ЭВМ строятся линии одинакового значения либо одного параметра (например рН для 2,4-Д), либо двухпа. раметрического комплекса (рН и (Са + М 9) 55 для симазина). Затем производится выбор винтерактивном режиме параметров визуализации, соответствующих наибольшей наглядности, и вывод изображения на принтер.1836636 Таблица 1 Ранжирование почв Московской области по способности к самоочищению от остатков 2,4-Д (по 10 кг/га)бл нжирование почв Московской области самоочищению от остатков симази особности ккгlга) Использование предлагаемого способа определения способности почв к самоочищению от остатков пестицидов позволяет: проводить крупномасштабное картирование территории с ранжированием почв каж дого поля по его способности к самоочищению от остатков пестицидов, сократить время определения самоочищающей способности йочв выбранной территории в 10-1000 и более раз в зависи мости от ее площади и рельефа местности (табл, 3), повысить информативность полученных картосхем зэ счет общего подхода для различныхпестицидов и типов почвФормула изобретения 15 Способ определения способности почв к самоочищению от остатков пестицидов, включающий определение периода полуисчезновения конкретного пестицида в почве, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью сокращения времени исследований и повышения информативности способа при проведении крупномасштабного картирования заданной территории, предварительно определяют кислотность почвы рН и содержание в ней обменных кальция и магния (Са+ +Мя), а определение периода полуисчезновения пестицида .пТио производят по регрессионному уравнениюЫТБО = а+ ЬрН+ с(Са+ Мд), где а, Ь, с - коэффициенты, зависящие от пестицида и климатических условий, после чего почвы ранжируют по кислотности и содержанию кальция, и магния, по которым судят о способности почв и самоочищению от остатков пестицидов.1836636 Таблица 3 Хронометраж аналитических операций по определению способности почв к самоочищению от остатков пестицидов и проведению крупномасштабного картирования территорий (для одного пестицида и одной климатической зоны) Способы и е лагэемый и ототип 2 - 6 мес, ) 1 день ЗВМ 1 день для 100 участковдля 1000 участков для 10000 участков 2 - 5 дней 1 мес,16 - 4500 мес. Всего 2,5 - 6.5 месВ зависимости от персистентности пестицида,Операции Определение коэффициентов регрессионного уравнения для одной климатической зоныОпределение Т 50 разложения пестицида в почвах региона: а) расчетным способом по регрессионному уравнению на ЭВМ для 100-10000 участков б) экспериментальным метОдом, включаю щим отбор почвенных образцов со всех участков, инкубирование почв с пестицидом (одновременно до 15 образцов в 3-х повторностях), определение динамики исчезновения слабосвязанного пестицидаПостроение крупномасштабных карта) методом компьютерной визуализации б) Ручным методом 15 - 45 мес.150 - 450 мес.1500 - 4500 мес.1836636 очень слабая слабея части террториспособности почв кг/ге. г.б Составитель В.Кудеяровактор Т,Куркова Техред М, Моргентал . Корректо М ва Заказ 3018 Тираж Подписное ВЙИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СС 113035, Москва, Ж, Рауаская наб., 415 изводственно-издательский комбинат "Патент", г, Ужгород, ул.Гагарина, 101 Крупномасштабное картировани шевикфф Серпуховского р-на по щенив от остатков симазина б с/х "Бо самооч