Реферат на тему:


Воспользуйтесь поиском к примеру Реферат        Грубый поиск Точный поиск






Загрузка...
ДНЕПРОПЕТРОВСКИЙ НАЦИОНАЛЬНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ

ДНЕПРОПЕТРОВСКИЙ НАЦИОНАЛЬНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ

Полевой ЮЛИЯ Львовна

УДК 581. 55: 631. 87: 576. 3

средства химической защиты КУЛЬТУРБИОГЕОЦЕНОЗИВ
КАК ЭКОЛОГИЧЕСКИЙ ФАКТОР
(Действие, ОПТИМИЗАЦИЯ, УСТОЙЧИВОСТЬ, ПРОИЗВОДИТЕЛЬНОСТЬ)

03.00.16 экология

Автореферат

диссертации на соискание ученой степени

кандидата биологических наук

Днепропетровск 2004

Актуальность темы

Работа выполнена в НИИ биологии Днепропетровского национального университета

Научный руководитель:

доктор биологических наук, профессор

Винниченко Александр Николаевич, Днепропетровский

национальный университет, кафедра физиологии растений и экологии

заведующий.

Официальные оппоненты:

доктор биологических наук, старший научный сотрудник

Заименко Наталья Васильевна, Национальный ботанический сад

им. Н.Н. Гришко, ведущий научный сотрудник;

кандидат биологических наук, Лоза Ирина Михайловна

Днепропетровский государственный аграрный университет

кафедра физиологии растений и ботаники, доцент.

Ведущая организация:

Донецкий национальный университет

Министерства образования и науки Украины

г.. Донецк.

Защита состоится "25лютого 2004 в 10:00 часов на заседании диссертационного совета Д 08.051.04 по защите диссертаций на соискание ученой степени доктора биологических наук в Днепропетровском национальном университете по адресу: 49050, ГСП, г.. Днепропетровск, ул . Научная, 13, корпус 17, биолого-экологический ф-т, ауд. 611.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Днепропетровского национального университета по адресу: 49050, г.. Днепропетровск, ул. Научная, 13.

Автореферат разослан "24" января 2004

Ученый секретарь

диссертационного совета, к. Б. н. Дубина А.О.

Общая характеристика работы

Актуальность проблемы.Вопросы рационального использования и охраны природных ресурсов, сохранения здоровья , я человек стоят на первом плане среди многих социально-экономических проблем, которые требуют безотлагательного решения. Интенсификация земледелия вызывает нарушение динамического равновесия в экосистемах, развитие процессов эрозии почв, чрезмерное применение гербицидов. Химические средства борьбы с бурь ян (гербициды) постоянно совершенствуются и заменяются на препараты, имеющие более быстрое время расписания. Однако, несмотря на это, с появились устойчивые к гербицидам бурь травы, снизилась чувствительность к химическим препаратам многих вредителей сельскохозяйственных культур, происходит загрязнение пищевых продуктов. Кроме того, как свидетельствует Всемирная Организация Здравоохранения я, здоровья , я человек более чем на 20% зависит от качества окружающей среды, а в мире регистрируется до 3 млн. Ядов и 20 тыс. Смертельных случаев, вызванных применением гербицидов. Все это выдвигает необходимость разработки оптимизированной системы использования химических средств защиты культурбиогеоценозив на базе экологических принципов.

Св Связь работы с научными программами, планами, темами. Работа выполнена в рамках плановой научной работе Научно-исследовательского института биологии ДНУ по темам: "Разработка концепции физиолого-биохимических основ функционирования биологических систем в экстремальных условиях воздействия неблагоприятных факторов окружающей среды на примере растительных о объектов как моделей биологических систем" (№ государственной регистрации & ndash ; 0197 V 000656), проводилась в 1997 1999 гг .; "Исследование закономерностей влияния антропогенных факторов на физиолого-биохимические функции растительных о объектов в процессе онтогенетического развития" (№ государственной регистрации 0100), проводилась в 2000 2002 гг. и "Антропогенная трансформация лесов степной Украины, восстановление, рациональное использование в условиях новых форм собственности" (№ государственной регистрации
0103U 000557), запланированная на 2003 2005

Целью работы было: изучение влияния гербицидов как экологического фактора на культурбиогеоценозы с использованием макро- и микросистемной подходов.

Основные задачи исследования:

1. Определить соотношение положительных и отрицательных экологических эффектов воздействия гербицидов, используемых в культурбиогеоценозах Zea mays L.

2. Выявить механизмы влияния гербицидов разного спектра действия на морфофизиологические и биохимические процессы доминирующих растений культурбиогеоценозив.

3. Определить и установить степень влияния отдельных гербицидов и их комбинаций (сочетаний) на содержание белка, углеводов, на формирование и размер основных запасных органелл эндосперма белковых тел.

4. Выявить оптимальные экологически и физиологически обоснованные варианты очистки культурбиогеоценозив Zea mays L. от бурь ян.

Научная новизна полученных результатов. Впервые

- установлено экологическую силу стрессового воздействия широкого спектра гербицидов на физиолого-биохимические процессы доминирующих растений культурбиогеоценозив в условиях степной зоны Украины;

- определена степень воздействия различных гербицидов на формирование, морфофизиологической строение, аминокислотный состав белковых тел, выделенных из эндосперма Zea
mays L.;

- обнаружены гербициды и смеси, которые сочетают оптимальные свойства подавления бурь ян и наименьшее воздействие на эко-физиолого-биохимические процессы развития Zea mays L. в условиях культурбиогеоценозив Степного Приднепровья я;

- предложена модель реакции-ответы культурного растения на внесение различных гербицидов и обоснованно экологические формы борьбы с бурь ян культурбиогеоценозив Zea mays L.

Практическое значение полученных результатов. На основе полученных научных результатов разработаны пути более рационального и регламентированного применения химических средств защиты культур биогеоценозов с учетом как порогов вредности бурь ян, так и неустойчивых погодно-климатических условий степной зоны Украины. Предложены наиболее безопасные для применения в условиях культурбиогеоценозив Zea mays L. химические средства борьбы с бурь ян и их сочетания.

Личный вклад соискателя заключается в самостоятельном проведении полевых и лабораторно-аналитических исследований, обработке и обобщении первичного материала. Экспериментальный материал, использованный в диссертационной работе, получены с непосредственным участием автора. Всего автором опубликовано 9 научных статей в профессиональных изданиях, 5 из них в соавторстве: & ldquo; Влияние гербицидов на азотсодержащие соединения зерна кукурузы & rdquo; (Соавтор Штеменко H.I.) диссертанту принадлежит проведения полевого эксперимента, подготовка и анализ образцов, описание эксперимента; & Ldquo; Свободные и связанные аминокислоты зерна кукурузы различных генетических форм при выращивании на пестицидном фоне & rdquo; (Соавторы Штеменко H.I., Пышная А.А.) диссертанту принадлежат результаты о содержании азота в зернивци на разных стадиях зрелости, результаты Нингидриновая теста и их оформления; & Ldquo; Некоторые биохимические аспекты питательной ценности зерна кукурузы и сорго & rdquo; (Соавторы Штеменко Н.И., Диуф Мамаду, Троценко А.) диссертантом проведено полевой эксперимент, сделан анализ зерновки (содержание белка, углеводов, Нингидриновая тест), проведено описание эксперимента и оформление результатов анализов & Ldquo; Влияние пестицидов нового поколения на белковые тела кукурузы & rdquo; (Соавтор Штеменко Н.И.) диссертанту принадлежит проведения полевого эксперимента, подготовка и проведение анализов белковых тел эндосперма Zea mays, их микрофотознимання, обработка результатов эксперимента; & Ldquo; Влияние гербицидов на аминокислотный состав белковых тел эндосперма кукурузы & rdquo; (Соавторы Штеменко Н.И., Пупченко А.) диссертанту принадлежит проведения полевого эксперимента, подготовка и анализ образцов субклеточных органелл, описание эксперимента и обработка результатов.

Апробация результатов диссертации. Материалы работы обсуждались на 5-й международной конференции "France et Ukraine, Experience Scientifigue et Pratigue Dans le Contexte du Dialogue des Cultures Nationales" (Днепропетровск, 1998), международной конференции "Вопросы биоиндикации и экологии" (Запорожье, 1998), международной конференции " SECO TOX "(Турция, 1998).

Публикации. Основное содержание работы изложено в 12 опубликованных работах, в том числе 9 статьях в специальных изданиях Украины, входящих в перечень, утвержденный ВАК Украины.

Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, пяти глав, заключения, списка литературы (329 наименований). Общий объем диссертации 165 страниц, из которых страниц занимает основная часть. Работа содержит 20 таблиц, 31 рисунок и 3 приложения.

Основное содержание работы.

характеристика ПРИРОДНЫХ условиях степной Приднепровье Я

Днепропетровская область расположена в пределах 33? и 36? 56 ??? восточной долготы от Гринвича. Ее территория относится к северной подзоны Степи Украины (Физическая и экономическая география Днепропетровской области, 1992). Проанализированы историю антропогенной трансформации Днепропетровской области (Пасечный, Воробьев, 1993; Керничная, 1998, 2000) в течение всего периода освоения ее человеком. Приводятся характеристики основных природных факторов данного региона екоклиматичних условий (Лазаренко, 1995; Грицан, 2000), почвенного покрова (Зонн, 1959; Травлеев, 1973; Гродзинский, 1980; Матюха, 2001), растительности (Акинфиев, 1902; Шевелев, 1915; Мальцев, 1926, 1962; Ларионов, 1963; Кулик, 1981), фауны (Гиляров, 1949; Ковалев, 1979; Тарусова, 2001; Булахов, 2001) и региональных особенностей хозяйства, где были проведены полевые опыты. Каждый фактор рассматривается с точки зрения его трансформации, вызванной деятельностью человека в результате применения химических средств защиты растений.

СОВРЕМЕННОЕ СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА

В настоящее время существуетзначительное количество работ по изучению влияния химических средств борьбы с бурь ян (Воробьёв, 1982; Кулик, 1982; Чкаников, 1986; Матюха, 1995; Огинова, 2001; Алиев и др., 2001; Бильчук, 2002; Заморуева, 2002). Однако опыты, выполненные в различных экологических условиях, имеют противоречивые результаты, д связано с условиями проведения эксперимента (Штеменко, 1993; Мусияка, 1995; Коцюбинская, 1996; Коцюбинская и др., 1999; Никифоров, 1999; Швартау, 2000; Ладонина , 2000; Мордерер, 2002 и др.).

Поэтому чтобы предотвратить негативных последствий действия гербицидов в конкретных экологических условиях Степного Приднепровья я, необходима разработка систем борьбы с бурь ян в культурбиогеоценозах, в частности Zea mays L., которая не нарушала экологического равновесия, урожайности культурных растений и чистоты культурбиогеоценозив ( Охрана ..., 1995; Винниченко, 1999; Рубцова, 1999; Lennartz Bernd, Widmoser Peter, 1999; Baer U., Calvet R., 1999; Bender Martin H., 2000; Данилов, 2000; Ягодин, 2001; Козлов и др., 2001; Кузнецова и др., 2001).

ОБ ОБЪЕКТЫ, МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЙ

Об объектами исследований были культурбиогеоценозы линий Zea mays ДК 366 и Р 346, которые являются родительскими формами известных в Украине гибридов, а также гибрид кукурузы Днепровский 284 МВ, который пришел на смену гибрида Пионер, и гибрид Кадр 267 МВ. Полевые эксперименты проводились в Опытном хозяйстве изх УААН согласно "Методическими рекомендациями по проведению полевых опытов с кукурузой" (1980) и "Методическими указаниями по Полевому испытанию гербицидов в растениеводстве" (1981), дозы внесения гербицидов были установлены по Перечню пестицидов и агрохимикатов, разрешенных к использованию в Украине (1993 2003).

Применялись две наиболее широко применяемые группы гербицидов грунтовые: атразин, аценит, Ацетал, харнес, трофи, дуал, Примекстра голд, Фронтьер; пислясходови 2,4-Д, аминная соль, хармони, диален, лентагран-комби, характеризующиеся
различным механизмом фитотоксическому действия на бур травы (Захаренко, 1990). Кроме
того, использовались такие сообщения гербицидов: раундап + диален + харнес;
раундап + харнес и харнес + 2,4-Д.

В исследуемых культурбиогеоценозах Zea mays L. проводился учет наличия бурь ян при внесении гербицидов в условиях механической обработки почвы.

Экологические и физиолого-экологические наблюдения проводились на трех стадиях зрелости зерновки Zea mays L. Отобранные образцы фиксировались высушиванием в атмосфере этанола с последующим размолом на лабораторной мельнице, затем проводился элементный и аминокислотный анализ зерна Zea mays L., выращенного в естественных условиях и условиях гербицидного загрязнения. Кроме того, спелое зерно, которое выращивалось в различных экологических условиях, распределялось анатомические части (оболочка, эндосперм, зародыш) и исследовалось по следующим направлениям: элементный и аминокислотный анализ анатомических частей, выделение белковых тел из эндосперма зерна Zea mays L. с последующим аминокислотному анализом и микрофотознимання выделенных органелл.

Методология исследований основана на теориях выдающихся ученых (Вавилов, 1926; Бяллович, 1936; Комаров, 1938; Бахтеев, 1960; Жуковский, 1970; Шеляг-Сосонко, 1991, 1997 и др.).

Элементный анализ (C, H, N) предварительно высушенных и размолотых проб зерна изучаемых линий кукурузы проводился на анализаторе элементов модели 1106 Carlo Erba (Италия).

Гидролиз и выпаривания для дальнейшего аминокислотного анализа осуществляли по методу В.Г. Рядчикова (1978).

Анализ белковых аминокислот выполняли на аминокислотному анализаторе ААА 339 (ЧССР) в режиме гидролизатов.

Белковые тела выделяли в градиенте сахарозы с последующим центрифугированием методом Cristiansen (1969).

Общее содержание аминокислот определяли с помощью Нингидриновая теста с (Sang, 1983).

Калибровочный график строили по Sang (1983) согласно результатам, полученным при измеАнне оптической плотности продукта Нингидриновая реакции по стандартной смесью аминокислот (Chema, ЧССР) и с 0,1; 0,01 и 0,001% растворами аланина.

Содержание белка в пробах определяли по методу Кьельдаля с последовательным переводом по Рядчиковим (1978).

Общие и восстанавливая сахара определяли по методу И.М. Починок (1976).

Микрофотознимання осуществлено с помощью микроскопа БМИ 24 (СССР) при увеличении в 160 раз.

средства химической защиты КУЛЬТУРБИОГЕОЦЕНОЗИВ
КАК ЭКОЛОГИЧЕСКИЙ ФАКТОР

Влияние гербицидов разного спектра действия на содержание N; C; H в зерне в онтогенезе. Для проявления соотношение полезности и вреда, которые наносят гербициды, а также с целью предотвращения нежелательных последствий, вызванных их применением, нами проведен ряд исследований, первым этапом которых было изучение элементного состава зерна исследуемой культуры Zea mays L. на трех стадиях созревания.

Ранее считалось, что гербициды проявляют токсический эффект только в начальном периоде развития растения и их действие не влияет на производительность в конце вегетации. Изучению динамики функционального состояния растений в онтогенезе под влиянием ксенобиотиков посвящено немного работ (Винниченко, Коцюбинская, 1995; Коцюбинская, 1995; Мороз, Штеменко, 1998; Полевая, Штеменко, 2000). Наши исследования элементного состава зерновок Zea mays L. свидетельствуют о значительных различиях между контрольными и опытными вариантами, которые наблюдаются на полной стадии зрелости зерновки (табл.1).

Таблица 1

Влияние гербицидного загрязнения на содержание азота, углерода, водорода в зерне Zea mays L.
линии ДК 366 в стадии полной спелости,%

Полная стадия стиглостиВариант опыта | N%
х + m | К | М | C%
х + m | К | М | H%
х + m | К | М | КП4 | 1,97 + 0,09 | 42,98 + 0,07 | 7,05 + 0,05 | АП4 | 1,73 + 0,08 | 12,2 | 0,02658 | 43,70 + 0,08 | 1,68 | 0,00033 | 7,25 + 0,06 | 2,80 | 0,01222 | ДП4 | 1,52 + 0,05 | 22,84 | 0,00413 | 41,54 + 0,13 | 3,35 | 0,0004 | 6,81 + 0,08 | 3,40 | 0,01711 | ХП4 | 1,50 + 0,04 | 23,86 | 0,00502 | 43,18 + 0,04 | 0,47 | 0,02059 | 7,33 + 0,05 | 3,97 | 0,00237 |

Примечание: х в% от сухого вещества; К % К контролю; М вероятность равенства средних значений.

Результаты сравнения данных исследования элементного состава созревающего зерна Zea mays L., Которое выращивалось в условиях гербицидного загрязнения, свидетельствуют, что на стадии молочной спелости зерновки соотношение N: C всего. Для стадии восковой спелости характерно более значительное, по сравнению со стадией молочной спелости, снижение азотсодержащих веществ и менее значительное углерода и водородсодержащих. Однако наибольшее снижение азотсодержащих веществ происходит на стадии полной спелости и характерно оно в разной степени для всех исследуемых гербицидов. Исследование элементного состава созревающего зерна Zea mays L. показало, что наиболее сильнодействующим препаратом, который влияет на снижение содержания азотистых веществ в зерне, является гербицид хармони.

Сравнение результатов по влиянию гербицидов на содержание органических веществ в эндосперме спелой зерновки Zea mays L. дает основание сделать вывод, что действие гербицида лентагран-комби вызывает у культуры Zea mays L. специфическую реакцию, которая проявляется в повышении содержания азот-, углерод - и водородсодержащих веществ в эндосперме зерновки. На основании данных элементного анализа зародыша зерновки исследуемой культуры Zea mays L. можно сделать вывод, что действие гербицида лентагран-комби вызывает у растения специфическую реакцию снижение органикоутворюючих веществ. Содержание наиболее важного из элементов, который характеризует питательную ценность культуры азота в эндосперме и в зародыше зерна Zea mays L., показано на рис. 1.

а б

Рис. 1. Содержание азота в эндосперме (а) и в зародыше (б) зерна Zea mays L. линии Р-346, выращенной в обычных условиях и в условиях

Загрузка...

Страницы: 1 2 3